title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Рассольно-регенерационная модель галогенеза

Рассольно-регенерационная модель галогенеза

Суть модели. Образование галогенсодержащих систем, по крайней мере в фанерозое, в значительной степени обусловлено наложением в фазы тектонической активности на обстановки нормальной — фоновой — седиментации очагов мощной восходящей разгрузки, выносящей из субстрата подвижные компоненты более древних погребенных галогенсодержащих систем: рассолы, углеводороды, солевые массы. Разгружаясь на дно седиментационных бассейнов (избежав гипергенного разрушения и рассеивания), они включаются в новые аккумулятивные процессы и, определяя специфику новообразованных парагенезисов, формируют новые поколения галогенсодержащих систем.
Центральный элемент этой модели — восходящая рассольно-солевая разгрузка а седиментационные бассейны с регенерацией (геологическим возрождением) захороненных галогенных масс в результате их включения в новые осадочные циклы — позволяет назвать ее рассольно-регенерационной или моделью рециклингового галогенеза.
Следует заметить, что само узловое положение модели отнюдь не самоочевидно. Вопрос о возможностях, предпосылках и свидетельствах участия в разгрузке рассольно-солевых масс требует специального анализа. Поэтому перед обсуждением предполагаемых моделью процессов обратимся к его рассмотрению.
Геологические предпосылки масштабного участия в галогенезе погребенных рассольно-солевых масс. Высококонцентрированные рассолы преобладающего хлор-кальциевого типа, по современным представлениям, широко распространены в глубоких зонах континентальной коры, имеют напорный характер и при росте тектонических напряжений, а особенно при сопряженном глубоком вскрытии недр, неминуемо должны участвовать в восходящей разгрузке в седиментационные бассейны. Иначе говоря, регионально распространенные подземные рассолы имеют широкие возможности для разгрузки в седиментационные бассейны.
Что касается реальности участия в разгрузке собственно солевых масс, непосредственно связанных с погребенными солевыми комплексами, то она в наибольшей мере определяется двумя показателями: 1) возможностью глубинной ремобилизации солей и их участия в миграционно-разгрузочных процессах и 2) наличием солей в субстрате солеродных бассейнов. Оба показателя обеспечиваются упоминавшимися выше специфическими особенностями солей. Первый — легкостью и пластичностью, определяющими их уникальную способность к миграции и, по существу, исключающими возможность для мощных соляных толщ быть целиком погруженными в глубокие зоны земной коры или тем более быть тектонически деформированными вместе с вмещающими их комплексами. В обоих случаях соли непременно покинут места своего первоначального залегания либо в виде диапиров, либо на фронте деформируемых комплексов, т. е. включатся в процесс разгрузки. С ростом напряжений и температур, придающих солям сметанообразную консистенцию, их текучесть повышается, а галокинетический (диапировый) и тектонический вынос, резко ускоряясь, неминуемо ведет к истечению солей — к своеобразному экструзивному «самоизливу».
Второй показатель отражает взаимосвязанные особенности распределения солей в разрезах: многоуровенность и унаследованность. Остановимся на них подробнее.
Многоуровенность галогенных формаций в разрезах осадочных серий — факт широко распространенный и хорошо известный. Места наиболее значительной локализации солей названы Н.М. Страховым «узлами галогенеза». Именно в них локализована основная масса всех солей и сосредоточено подавляющее большинство галогенных формаций мира, прежде всего крупнейших.
Унаследованность проявляется, с одной стороны, в наличии у галогенных формаций в их субстрате еще более древних галогенных образований, а с другой — в формировании над ними и в связи с ними новых галогенных комплексов.
При характеристике современных галогенсодержащих бассейнов мы постоянно подчеркивали наличие почти у всех из них в субстрате погребенных галогенных комплексов или их реликтов, с которыми, как правило, связана разгрузка рассолов, участвующих в современном (s.sir.) галогенезе. Здесь обратим еще внимание на унаследованность размещения уникальных по масштабам бассейнов миоценового Средиземноморско-Красноморского соленосного суперпояса: все они находятся в пределах более древней (T3—J1) гигантской соленосной полосы, связанной с рифтогенным заложением мезозойско-кайнозойского Тетиса. У погребенных галогснсодержащих бассейнов, в их субстрате или в обрамлениях, в большинстве случаев также известны еще более древние галогенные комплексы или их реликты. Отчетливая унаследованность обнаруживается и для многих палеопоясов галогенеза в целом или их значительных частей. В частности, названный позднетриасово-раннеюрский соленосный пояс Тетиса, будучи предшественником миоценового, в свою очередь наследует фрагменты мощнейшего вендско-кембрийского соленосного коллизионного палеопояса Северной Гондваны. В тех же случаях, когда наличие более древних солей в под-галогенных частях разрезов не известно, практически всегда имеются косвенные показатели (литолого-фациальные, палеогеодинамические и др.), позволяющие предполагать их былое наличие. С другой стороны, над погребенными мощными соляными толщами как в перекрывающих их осадочных разрезах, так и в формирующихся на поверхности Земли бассейнах широко развиты более молодые галогенные комплексы. Чаще всего они локализуются над солянокупольными структурами. Как правило, имеются разнообразные свидетельства связи их возникновения с активизацией галокинетических процессов и сопряженной разгрузки рассолов, а возраст большинства из них, особенно наиболее масштабных, четко коррелируется с характерными для региона фазами тектонической активности.
Тектонической предпосылкой для пространственной унаследованности галогенеза является закономерная унаследованность развития галогенсодержащих бассейнов разных геодинамических типов. Она отмечалась ранее, где в большинстве типов структур мы видим многоуровенные ряды галогенсодержащих бассейнов и еще отчетливее — галогенных формаций. Унаследованность галогенеза как закономерную черту его развития отчетливо передает рассмотренная выше рифтогенная модель, учитывающая, с одной стороны, характер заложения галогенсодержащих рифтогенных структур каждой последующей генерации, а с другой — подчинение внутри самих генераций бассейнов орогенного ряда собственно рифтогенным.
Все это позволяет признать, что осуществление разгрузки рассольно-солевых масс в солеродные бассейны весьма вероятно, а узловое положение модели справедливо.
Теперь вернемся к самой модели, предусматривающей ряд причинных геолого-тектонических событий и ответных седимснтационных следствий. 1. Рост в фазы тектонической активности интенсивности восходящей миграции всех компонентов погребенных галогенсодержащих систем (рассолов, углеводородов, солевых масс) и их дифференцированная разгрузка в седиментационные бассейны. 2. Реакция на разгрузку — последовательновзаимосвязанное формирование биохемогенных и галогенных элементов новых генераций галогенсодержащих систем и заложение их основных минерагенических особенностей.
Тектоно-ландшафтные аспекты модели. Вывод о том, что обстановки галогенеза являются геодинамически активными, а галогенез реализуется в интервалы повышенной эндогенной активности недр, имеет важные следствия. Показано, что любые (вулканические, тектонические, сейсмические, термальные) проявления эндогенной активности сопряжены с ростом напряжений в недрах, градиентным возрастанием напоров подземной флюидной системы и интенсивности флюидовыводящей деятельности и как итог со всплеском интенсивности разгрузки глубинных флюидов. Характер эндогенной активности определяет и регулирует интенсивность, периодичность и кинетику разгрузки.
Разгрузка осуществляется в деструктированные и прогнутые участки земной коры. Особую роль в се локализации выполняют структуры рифтогенного типа и подчиненные им депрессии. Последние возникают в периоды возрастания тектоно-термальных напряжений в зонах деструкции и проседания земной коры и сопровождаются формированием котловинных водоемов, не компенсированных осадконакоплением. В итоге быстрого погружения в таких водоемах наблюдается снижение уровня выполняющих их вод (на фоне роста напорного), инициирующее ряд других экстремальных событий, в том числе эрозионно-карстовых (обусловленных снижением регионального базиса эрозии, связанного с этим уровнем), а также разнообразных седиментационных следствий. Показано, что такого рода явления весьма устойчиво сопутствуют масштабному галогенезу, непосредственно предшествуя ему. Наиболее известно позднемиоценовое событие — мессинский «кризис» Средиземноморского бассейна, — которое представляет собой, по нашему мнению, не исключение, как принято считать, а лишь частный случай таких явлений, хотя и весьма масштабный. По-видимому, ему сомасштабны события в Прикаспийском кунгурском бассейне, в Южно-Каспийском среднемиоценовом.
Безусловно, зоны деструкции и подчиненные им депрессии, глубоко вскрывающие субстрат, способствуют ero дренированию и служат очагами глубинной разгрузки для любых подвижных компонентов. В сочетании с ростом напряжений в недрах они предопределяют высокую интенсивность выноса этих компонентов. В подобных условиях, при насыщенности субстрата и обрамлений рассолами и солями, их участие в миграции и разгрузке неминуемо.
Вещественным свидетельством их реализации в предгалогенное время являются повсеместно устанавливаемые новообразования в трещинах и разрывах субстрата, датированные временем, отвечающим началу галогенеза. Они состоят из галогенных и парагенных им минералов и фиксируют каналы движения к очагам разгрузки.
В осуществлении разгрузки имеется ряд важных с позиций седиментогенеза (и галогенеза) особенностей. Это — дискретный ритмично-пульсационный характер, подчиненный тектоническому ритму; связь размещения и морфологии очагов разгрузки с тектоно-морфологичсскими особенностями субстрата; дифференцированность флюидных потоков во времени по плотности и текучести с последовательным преобладанием: металлоносные рассолы и углеводороды>рассолы и солевые массы>остаточные рассолы и углеводороды.
В итоге можно констатировать, что периодическое градиентное возрастание эндогенной активности, характерное для обстановок соленакопления, способствует росту напряжений и температур на глубине или в обрамлении бассейна (в местах залегания древних солей); повышению проницаемости на путях возможной миграции; растяжению, снижению напряжений и резкому прогибанию на поверхности Земли. Сформированная таким образом дренирующая система предопределяет резкое возрастание интенсивности разгрузки рассольно-солевых масс. Она же подготавливает субаквальные ловушки для их улавливания.
Седиментационные аспекты модели. Судьба разгружающихся рассольно-солевых масс. Рассолы и соли, выносимые в континентальные или субмаринные обстановки, имеют разные шансы включиться в новые седиментационные циклы.
В континентальных существенно субаэральных условиях разгрузка рассолов и активное растворение солей на поверхности и в близповерхностной зоне ведут к росту солености поверхностных и грунтовых вод, общему региональному засолонению приповерхностного слоя, развитию соленосных континентальных красноцветов и озерно-лагунных соляных осадков. Одновременно наблюдаются (и на это мы хотим обратить особое внимание) рост аридности местного климата (вследствие иссушения почвенного и надпочвенного воздуха благодаря гигроскопичности солей, уменьшения растительного покрова) и сопряженные значительные изменения органического мира: повышение роли ксеро- и галофитов, общая скудость, эндемичность. Показательно, что в настоящее время значительная засушливость (превышение испарения над осадками) характерна практически для всех континентальных, в том числе многих приморских, областей, где выходят в приповерхностную зону и активно растут соляные структуры и разгружаются высокодебитные источники рассолов: обрамления Средиземного и Красного морей, Персидского, Калифорнийского заливов, Провинция Бассейнов и Хребтов, Центральная Австралия, Прикаспийская и Амударьинская впадины. Наглядными свидетельствами такого рода эколого-климатических сдвигов, происходящих, причем очень быстро, под воздействием флюидных инъекций, являются следствия от современных техногенных выбросов в субаэральные обстановки.
В регионах более интенсивного современного экструзивного выноса солевых масс, не компенсированного их растворением, образуются крупные поднятия, иногда целые соляные горы, даже со стекающими с них соляными потоками — глетчерами, а также крупные поднятые блоки, выжатые клинья и пластины солей в основании и в составе тектонических покровов. Повсеместно их сопровождают депрессии с соляными (и солеродными) озерами и обрамляющие их засоленные красноцветы. Параллельно при растворении солей за счет их нерастворимых седиментационных составляющих и разнообразных чужеродных включений, захваченных соляными массами в ходе истечения либо в процессе покровообразования, возникают своеобразные остаточные несортированные хаотические смеси — микститовые накопления, по многим признакам аналогичные тиллитам — нерастворимым остаткам ледниковых образований.
Разнообразные соляные поднятия наиболее масштабно представлены вдоль периферий Альпийско-Гималайского коллизионного пояса, особенно южной и северной, — в Преднадвиговой зоне Загроса (многочисленные соляные хребты, горы и сопровождающие их глетчеры), в Южно-Таджикской впадине (высочайшая в мире соляная гора Ходжа-Мумын и ряд других), в Атласской области (гора Джебель и другие). Все это — экструзивные поднятия и истечения древних солей: V—С в первом регионе, J3 — во втором, T — в третьем. С крупными экструзивными поднятиями солей связаны многие знаменитые солеродные озера: Данакильской и Прикаспийской впадин, Мертвое море и др. Современные микститовые накопления очень характерны для Прсднадвиговой зоны Загроса и Месопотамского прогиба, где они локализуются на фронте активно движущихся соляных глетчеров и над растущими диапирами вендско-кембрийских солей, в том числе и на соляных островах в Персидском заливе, образуя многочисленные холмы высотой до 100 м; для покровно-надвиговых структур Атласа («овапоритовый меланж» триасовых солей, по Е.Д. Сулиди-Кондратьеву и В.А. Козлову). Их палеоаналоги идентифицированы в Днепровско-Донецкой впадине, где возникли при выносе и размыве экструзий верхнедевонских солей на нижнепермскую поверхность. Сходные образования установлены в составе выполнения погребенных карстово-эрозионных систем Амударьинского и Предкавказского бассейнов, которые сформировались в среднем плиоцене в связи с упоминавшимся падением уровня Южного Каспия и глубоко разрушили верхнеюрские галогенные формации.
Итак, парагенезис озерных и озерно-лагунных солей, континентальных красноцветов, а иногда микститовых комплексов, с одной стороны, и эколого-климатические изменения (рост аридности и изменения органического мира) — с другой, — вот основные следствия соляно-рассольной разгрузки в континентальные обстановки.
Для субмаринных условий, где масштабы разгрузки рассольно-солевых масс максимальны, вопрос об их дальнейшей судьбе охарактеризован хуже. А именно он является ключевым в рассматриваемой модели. В современных морских обстановках с погребенными под дном куполами связаны разнообразные внутрибассейновые поднятия и придонные рассолоносные (солеродные) депрессии, обязанные своим возникновением субмаринной восходящей разгрузке. Относительно быстро растущие диапиры, поднимаясь над дном, образуют соляные острова и полуострова разных конфигурации и размера, в том числе весьма крупные, нередко с рифогенными обрамлениями. Все эти образования распространены в Персидском и Мексиканском заливах, в Красном и Средиземном морях. Наблюдения над морфологией погребенных диапиров, косвенные геологические показатели и теоретические соображения позволяют предполагать, что в ходе дальнейшего роста интенсивности выноса солей (а таковой, как отмечалось, очень вероятен) начнется их субпластовое растекание под действием собственной массы в стороны от ядер диапиров с заполнением соляной массой прежде всего пониженных участков дна. Подводные соляные палеоглетчеры описаны в цехштейновом Северо-Германском бассейне и в раннепермском Днепровско-Донецком.
В отличие от субаэральных, в субмаринных условиях смешение, распреснение и рассеивание рассолов и растворение солей происходят несравненно медленнее, оставляя значительные шансы для их седиментационного «перезахоронения». Способность высококонцентрированных рассолов локализоваться у дна (обусловленная их большей, чем у морской воды, плотностью) и накапливаться под толщей морских вод, практически не смешиваясь, а взаимодействуя с ними лишь в небольшой зоне контакта, подтверждена как экспериментально, так и наблюдениями над плотностной стратификацией в природных водоемах. Аналогичная способность к своеобразной глубинной самоизоляции в еще большей мере должна быть присуща солям, имеющим большую плотность и быстро формирующим вокруг себя слой насыщенного рассола, предохраняющего их от дальнейшего контакта и взаимодействия с водами бассейна. Благодаря этой особенности рассольно-солевых масс еще большую значимость в их судьбе приобретают депрессии, контролирующие максимумы разгрузки; они же создают оптимальные условия для сохранения галогенных масс от дальнейшего рассеивания, обеспечивают отмечавшийся выше столь характерный для соленакопления внутрибассейновый глубинно-котловинный тип придонной изоляции (и делают его менее зависимым от поверхностной). В итоге депрессии представляют собой идеальные ловушки для перехвата и накопления галогенных потоков.
Таким образом, субмаринные (как и в целом субаквальные) обстановки предоставляют инъецированным рассольно-солевым массам возможность участвовать в дальнейших взаимодействиях и аккумулятивных процессах, не подвергаясь гипергенному рассеиванию. Рассмотрим их основные черты.
Дифференцированная разгрузка в холодные морские воды горячих рассольно(флюидно)-солевых масс инициирует ряд активных взаимодействий, итогом которых является последовательное формирование основных специфических элементов (горизонтов) галогенсодержащих систем: подгалогенного биохемогенного, собственно галогенного и надгалогенного биохемогенного, нечетко выраженного. Первый является реакцией на ранние ограниченные по интенсивности углеводородно-рассольные инъекции, второй — на высокоинтенсивные рассольные и рассольно-солевые, последний — на остаточные углеводородно-рассольные или рассольные.
Формирование подгалогенного биохемогенного горизонта упрощенно можно охарактеризовать следующим рядом событий. В очагах разгрузки и ореолах их влияния, представляющих собой зоны смешения разгружающихся флюидов с бассейновыми водами, формируются тесно сопряженные физико-химические (комплексные рассольно-плотностные, аноксидно-сероводородные, температурные и др.) и биогенные аномалии. Наиболее распространены два морфологических типа таких аномалий: придонно-стратифицированные и очаговые. Среди экстремальных биоценозов также преобладают две типоморфные разновидности: бактериальные сапробионтные сообщества (сапропелеобразователи — основные накопители углеродистого вещества) и примитивно- и криптобиогермные постройки с очаговой («оазисной») локализацией непосредственно на участках разгрузки. Живое вещество биоценозов, захороняясь вместе с макро- и микрокомпонентами флюидов, формирует смешанные биохемогенные осадки, насыщенные органическим и биоминеральным веществом, обогащенным компонентами флюидов. Одновременно происходит и «чисто» химическое осаждение (на химическом и температурном барьерах, которые мы обсудим ниже) целого ряда минеральных соединений (доломита, ангидрита, кремнезема, сульфидов) в виде куполообразных тел, тонкослойчатых осадков или рассеянной вкрапленности.
Таким образом, реакцией на флюидные инъекции на этой стадии является цепочка событий: сопряженные физико-химические и биоценотические изменения в зонах смещения>интенсивное хемогенное и биогенное осадконакопление>формирование рудоносного биохемогенного горизонта, представляющего собой закономерное сочетание маломощных тонкослойчатых биогенно-хемогенных осадков, экстремальных органогенных построек и небольших хемогенных тел. Характерные черты этого горизонта — обогащенность биогенным, в том числе углеродистым материалом, насыщенность комплексом макро- и микрокомпонентов флюидов (определяющих его рудно-геохимическую специализацию), согласованность химических и биоценотических изменений, пространственно-морфологические и структурно-текстурные особенности (определяемые размещением и внутренней структурой очагов разгрузки, ритмом инъекций и т. д.) — все эти черты в сумме отчетливо отражают активное воздействие флюидных инъекций на седиментационную среду и сами являются свидетелями его флюидогенной (флюидно-седиментационной) природы.
Следует заметить, что формирование аномальных биохемогенных комплексов отражает, по нашему мнению, общую очень важную реакцию экосистем седиментационных бассейнов на флюидные инъекции любых геохимических типов, в том числе и не обогащенных солями. В последнем случае эти комплексы будут иметь иную рудно-геохимическую специализацию, не станут предшествовать формированию галогенных толщ и в последующем войдут в состав иных, несоленосных осадочных или вулканогенно-осадочных серий. Однако возникая под влиянием восходящих инъекций, они во всех случаях образуют в таких сериях характерные биохемогенные горизонты с разнообразной рудно-геохимической специализацией, тип которой зависит от специализации разгружающихся флюидов.
Формирование галогенного горизонта (толщи) является следствием дальнейшего роста интенсивности разгрузки, сопровождающегося подавлением биохемогенных процессов химическими, а при истечении рассольно-солевых масс также и экструзивными, и в итоге — быстрым заполнением депрессий хемогенными (сначала ангидритовыми, затем соляными) и экструзивно(инъекционно)-хсмогенными (преобладающе соляными) массами.
Два фактора вызывают придонную кристаллизацию: химическое взаимодействие и перепад температур. Оба связаны с единым температурно-химическим барьером, возникающим в зоне встречи и смешения двух типов растворов, резко различающихся по этим показателям: высокотемпературных (до 100—200 °С и более) высококонцентрированных хлоридно-кальциевых рассолов и холодных сульфатно-магниевых морских вод,
Среди процессов химического взаимодействия основными являются сначала реакции между ионами Ca2+ рассолов и SO4в2- морских вод, сопровождающиеся осаждением сульфатов кальция, обессульфачиванием остаточных рассолов придонного слоя и накоплением в них хлоридов Na, К, Mg; затем взаимодействие остаточных рассолов уже хлоридного типа с новыми порциями высококонцентрированных хлоридно-кальциевых инъекций с последовательным высаливанием — вытеснением в осадок менее растворимых хлоридов более растворимыми в такой очередности (растворимость, г/1000 г H2O, при 25 °С по «Справочнику химика», 1964): NaCl, KCl (360) > MgCl2 (555) > СаС12 (872,5).
В природных сложных солевых системах вероятны различные отклонения от очередности осаждения, определяемой правилом высаливания. Это связано, во-первых, с образованием широкого спектра смешанных двух- и трехкатионных хлоридных и сульфатно-хлоридных соединений, а во-вторых, с реальными концентрациями ионов и их соотношениями. Так, содержание Na в рассолах, как и в морских водах, почти всегда значительно превышает содержание К (часто на порядок и более), в результате чего при одинаковой растворимости осаждение NaCl, вопреки правилу высаливания, обычно предваряет осаждение KCl (хотя в случае превышения в рассолах концентраций К над Na вероятно осаждение KCl и на ранних стадиях галогенеза). Ряд других соотношений ионов (К, Mg, Ca) менее устойчив благодаря значительному колебанию их концентраций в различных природных обстановках. Все это предопределяет, с одной стороны, в целом достаточно устойчивую и однотипную последовательность высаливания (и накопления в остаточных рассолах различных хлоридных солей): сначала NaCl (с накоплением в растворе К, Mg, Ca), затем KCl (с дальнейшим накоплением Mg, Ca), на завершающих стадиях — MgCl2 и CaCl2; а с другой — возможность отклонений (и их предсказуемость).
Роль обсуждаемых химических взаимодействий в соленакоплении подтверждена широко известными экспериментальными исследованиями А.Д. Польша и О.Б. Раупа, показавшими, в частности, что при смешении рассолов, различающихся по плотности и по составу и ненасыщенных до момента смешения, могут последовательно и дифференцированно осаждаться соли CaSO4, NaCl, KCl. Кристаллизация осуществляется вдоль границ рассолов разного состава, происходит на разной глубине и не требует участия процессов испарения.
Второй фактор, вызывающий кристаллизацию солей, — перепад температур на активном контакте между горячими рассолами и холодными придонными водами — создает для тех и других двойной разнонаправленный осадительный температурный порог.
Из холодных сульфатных вод при градиентном возрастании температуры (при одновременном добавлении в них ионов Ca2+ из рассолов) осаждается сульфат кальция, растворимость, г/л, которого характеризуется обратной температурной зависимостью: 40 °С — 2,09; 60 °C — 1,4; 80 °C — 1,0; 100 °С — 0,66; 200 °С — сотые доли. Такое снижение растворимости определяет, особенно при избытке Ca2+, практически полное осаждение CaSO4 и обессульфачивание вод. При этом очень существенно, что при любых температурах, превышающих 40—42 °С (а именно такие преобладают на рассматриваемом пороге) осаждаться может лишь ангидрит (не гипс).
На этом же температурном барьере, но уже в итоге резкого охлаждения, могут осаждаться хлориды Na, К, Mg, Ca, поскольку их растворимость, особенно при температуре выше 100 °С, намного превышает таковую при температуре морских вод. Например, для NaCl снижение растворимости при разных снижениях температуры, г/1000 г H2O: от 100 до 25 °C — 34, от 200 до 25 °С — 100, от 300 до 25 °С — 240; для KCl перепады еще более значительны и составляют соответственно 200, 455, 814; для MgCI2 и CaCl2 они еще больше.
Итак, зона смешения восходящих рассолов с бассейновыми водами представляет собой осадительный барьер и для сульфатов кальция, и для хлоридных солей, причем и для тех и для других в качестве осадителей выступают два взаимосвязанных и синхронных фактора, совершенно не связанных с испарением: химические взаимодействия и перепады температур. Для сульфатов кальция, заимствующих ионы SO4в2- из морской воды, основное значение имеют рост температуры на ее контакте с горячими рассолами и приток из них ионов Ca2+. Для хлоридных солей, у которых главным поставщиком ионов Cl- служат рассолы, ту же функцию выполняют падение температуры на контакте рассолов с морской водой и высаливание при их взаимодействии с обессульфаченными водами придонного слоя.
Процессы, происходящие на рассматриваемом барьере, имеют целый ряд важных седиментационных следствий, в том числе ключевых для генетических моделей галогенеза. Подчеркнем некоторые из них.
1. Общая очередность кристаллизации, устанавливаемая для барьерной зоны (CaSO4 > NaCl > KCl > MgCl2 > CaCl2) согласуется с типичной для природных галогенных тел. Вместе с тем вероятные с химических позиций вариации в последовательностях и количественных соотношениях твердых фаз хорошо объясняют реальную картину природного разнообразия этих показателей. Существенно, что определяющий эти вариации фактор — колебания состава глубинных рассолов — в свою очередь зависит от характера субстрата и его галогенной специализации и потому поддается анализу, а в известной степени и прогнозированию.
2. Тот факт, что на рассматриваемом барьере при температуре выше 40 °С из минеральных соединений CaSO4 способен осадиться лишь ангидрит, снимает одно из серьезнейших противоречий, существующих ныне между теоретическими построениями в рамках эвапоритовой модели и литологическими фактами. Первые, справедливо не допуская в поверхностно-испарительных водоемах температур выше 40 °С, одновременно априори исключают саму возможность первично-осадочной природы ангидрита и, по существу, вынуждают исследователей во всех случаях относить его к вторичным по гипсу образованиям. Однако все серьезные литологические исследования определенно свидетельствуют, что в галогенных телах преобладает первичный ангидрит (хотя имеются и первично-гипсовые отложения).
Вывод о высокотемпературной рассологенной природе ангидрита хорошо согласуется с рядом упоминавшихся выше его морфологических, структурно-текстурных и вещественных особенностей, таких как широкое распространение мощных ангидритовых валов и их цепочек, локализованных в очагах разгрузки и контрастно сочетающихся с маломощными микрослойчатыми породами, связанными с зонами растекания рассолов; стекловато-сливное строение основной массы; частое отсутствие признаков слоистости, особенно в ангидритовых валах; широкое распространение включений нефтеподобного вещества и минералов гидротермального облика и т. д.
3. Обессульфачивание остаточных придонных рассолов в итоге осаждения ангидрита при совместном действии температурного и химического факторов гарантирует возможность последующего формирования солей хлоридного типа.
Оба сопряженных эффекта — ангидритонакопление и обессульфачивание остаточных рассолов — проявляются во многих очагах современной глубоководной разгрузки, наиболее ярко в рассолоносных котловинах Красноморского рифта под двухкилометровой толщей морских вод нормальной солености.
Что касается седиментационно-аккумулятивных следствий от экструзивных внедрений в водоемы собственно солевых масс: их вероятных масштабов, характера горизонтального растекания, взаимоотношений с другими отложениями, в том числе галогенными, осаждающимися из рассолов, и т. д. — все эти вопросы требуют специального изучения. He ясны и количественные соотношения солей и рассолов в накоплении новых генераций соляных толщ. Пока обо всем этом можно судить преимущественно по приведенным выше современным наблюдениям, палсоаналогиям, а также косвенным геологическим и теоретическим данным.
Обратим внимание лишь еще на два обстоятельства, которые отражают характерные стороны процессов и могут свидетельствовать о преобладающе унаследованном развитии экструзий и о существовании соляных палеоподнятий уже в солеродных бассейнах.
1. Во всех солянокупольных областях, где установлены две соляные толщи, структуры, осложняющие верхние толщи, практически всегда имеют «корни»: они надстраивают диапиры, восходящие из нижних соляных толщ. Вместе они составляют единые сквозные колонны — «бисоляные структуры», повсеместно наследуемые молодыми солями от древних, что отражает общую устойчивую тенденцию унаследованного развития соляных структур.
2. Во всех солянокупольных областях значительная (нередко преобладающая) часть соли находится не в пластовых, а в субвертикальных перманентно растущих телах — штоках, столбах, колоннах, стенах. Их высота достигает 10 км и более, длина порой превышает 120, ширина 5—10, в то время как на разделяющих их участках, ширина которых в среднем не намного больше (например, около 15 км в Северо-Германском бассейне), мощность соли резко сокращена, вплоть до выклинивания. Важно, что нахождение значительной части солей в диапирах характерно и для современных, еще только формирующихся бассейнов — Красноморского, Западно- и Восточно-Средиземноморских и др.
Все это позволяет предположить, что многие диапиры, ныне осложняющие погребенные соляные толщи, зародились унаследованно уже в солеродных палеоводоемах в виде экструзивных палеоподнятий, фиксировавших главные очаги рассольно-солевой палеоразгрузки. При этом соли, заключенные в таких поднятиях, стадию собственно пластового залегания могли и не проходить. В такой ситуации могут оказаться, в частности, соли упоминавшихся современных субмаринных диапировых поднятий — островов — в случае их погребения среди новообразованных галогенных масс.
Подобные палеоситуации восстанавливаются для многих бассейнов. Так, в Днепровско-Донецкой впадине диапиры позднедевонских солей, ныне надстраиваемые раннепермскими, по многим признакам существовали уже в раннепермском солеродном палеобассейне и явно способствовали соленакоплению. Аналогичные палеосоотношения вероятны между диапировыми осложнениями солей P1 и P2z в Североморско-Германском бассейне, V—Си N1 в Месопотамском, T3—J1 и N13 в Средиземноморских и т. д. Причем в каждом из названных бассейнов имеются свидетельства последующего участия тех же палеоэкструзий (уже бисоляных) в более молодом регенерационном галогенезе: J2-3 в Североморско-Германском, J3 и P3 в Днепровско-Донецком, современном — в Месопотамском и Средиземноморских.
Формирование покровного биохемогенного или терригенно-биохемогенного иногда металлоносного горизонта отвечает конечной стадии процесса — разгрузке остаточных рассолов и углеводородов. Специфические черты взаимодействий принципиально близки таковым при образовании нижнего биохемогенного горизонта, но часто более слабо выражены и подавлены терригенной седиментацией.
Итак, формирование галогенсодержащих систем связано с внедрением в морские придонные обстановки рассольных и рассольно-солевых инъекций, ответным возникновением трех сопряженных барьеров — биологического, химического и температурного — и включением трех соответствующих им механизмов осадконакопления, дополненных непосредственным экструзивным поступлением пластичных соляных масс.
Минерагенические аспекты модели. Геохимические и рудные особенности каждого нового поколения галогенсодержащих систем, в том числе их рудоносных биохемогенных горизонтов, в большой мере определяются специализацией участвующих в разгрузке рассолов, а последняя в свою очередь — таковой погребенных галогенсодержащих систем предшествующих поколений. Таким образом, минерагеническая специализация является наследуемой характеристикой, в своих главных чертах довольно устойчивой, хотя безусловно проявляющей значительные региональные и ландшафтно-геодинамические вариации. Обогащенность флюидов галоген-содержащих систем одновременно комплексом галогенных микрокомпонентов, разнообразными соединениями серы и характерным набором металлов, в том числе Cu, Pb, Zn, Mn, отличает их от флюидов других литологических комплексов.
Существенно, что среди известных в настоящее время амагматических флюидных систем они — единственный тип, где эти металлы присутствуют в резко повышенных концентрациях, относительно устойчивы, готовы к совместной миграции и совместной же разгрузке. При этом высококонцентрированные рассолы обладают высокой реакционной активностью и способны пополнять запасы металлов как за счет «внутреннего» резерва — самих погребенных галогенсодержащих систем, так и при взаимодействии с любыми иными рудоносными, особенно магматогенными системами, весьма характерными, как отмечалось выше, для многих геодинамических обстановок галогенеза. Эта способность к извлечению металлов и их накоплению подтверждена многочисленными теоретическими и экспериментальными работами по изучению взаимодействий высококонцентрированных рассолов с рудами и породами.
Седиментационная металлоносность захоронясмых осадков, унаследованная от флюидов при осаждении, в дальнейшем, по-видимому, существенно возрастает в ходе диагенетических взаимодействий с металлоносными рассолами придонного слоя.
Литогенетическая эволюция галогенсодержащих систем. До сих пор мы обсуждали лишь начало жизни системы, ее первую стадию — зарождения в седиментогенезе — раннем диагенезе. Акцент сделан на этой стадии, поскольку именно ей принадлежит, по нашему мнению, определяющая роль в формировании всех главных особенностей системы, включая рудоносность. На второй стадии — становления и трансформации в катагенезе (частично уже в последующем метагенезе) — по мере погружения системы завершаются начавшиеся в диагенезе процессы внутрисистемного перераспределения вещества, выравнивания внутренних геохимических противоречий. В фазы тектонической активности усиливаются метасоматические преобразования как за счет более интенсивного внутрисистемного перераспределения, так и под влиянием новых импульсов поступления флюидов снизу — в ходе их теперь уже транзитной миграции по трещинам в направлении более высоких уровней седиментации — последующих галогенных макроциклов данной системы или последующих систем. Преобразования этой стадии, как отмечалось, весьма важны для становления рудных залежей. Они носят унаследованный характер в отношении как состава, так и главных зон и уровней транзита и локализации, усиливая контрастность первоначальной рудно-фациальной зональности. С этой стадией связан еще один очень важный процесс: образование и накопление свободного сероводорода. Параллельно повышается активность его участия в становлении рудных комплексов.
На третьей гипергенной стадии — глубинно-гипергенного метасоматического преобразования и поверхностно-гипергенного разрушения — система завершает свой полный онтогенический цикл развития. Главными рудными новообразованиями являются самородная сера и ряд других концентраций.
На разных стадиях литогенеза, главным образом в катагенезе, особенно при росте тектонических напряжений, система сама становится мощным источником восходящих рассольно-солевых потоков, разгрузка основной части которых в седиментационные обстановки даст начало аналогичным галогенсодержащим системам последующих генераций. При этом онтогенический цикл солей замыкается, избежав гипергенного разрушения. Именно преобладание такого рода редуцированных онтогенических циклов составляет специфическую черту циклической геологической эволюции солей и является основой рециклинговой модели галогенеза.

title-icon Подобные новости