Крашенинников Г.Ф. Учение о фациях. Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

ставу исходной растительности, по обводненности, по проточно-

сти,

по химическому составу воды, по ее богатству питательными

веществами.

Непременных условий для образования болот два: 1) должна

существовать исходная растительность; 2) уровень грунтовых

вод должен совпадать или почти совпадать с дневной поверхно-

стью.

Поскольку сочетание этих условий — явление довольно час-

тое,

то и болота — весьма распространенные элементы ландшаф-

та как на современной поверхности Земли, так и в прошлые вре-

мена. Только в совершенно безводных пустынях и на ледниках

нет болот. Наиболее благоприятен для их образования влажный

и теплый климат.

Между «болотом» и «торфяником» есть некоторые различия.

У первых болотная растительность связана еще с минеральным

дном водоема или с грунтом, а у вторых мощность отмерших рас-

тительных остатков (торфа) настолько велика, что живые рас-

тения не имеют непосредственной связи с минеральным грунтом

и вместе со всей корневой системой как бы висят в торфе

(В.

С. Доктуровский, 1935).

Торфяники делят на низинные (главным образом приречные),

верховые и переходные. Они различаются не только по геоморфо-

логическому положению, но главным образом по характеру ми-

нерального питания: низинные отлагаются в условиях богатого

питания минеральными веществами, а верховые — в условиях

бедного питания. Сильно различаются они и по характеру сла-

гающей их растительности. Наибольшее геологическое значение

имеют торфяники низинного типа.

Степень обводненности может изменяться в торфяниках в

больших пределах. Это влияет на условия разложения органи-

ческого вещества и на характер образующегося торфа, а следо-

вательно, и на состав угольных пластов, которые получаются

впоследствии из этого торфа. Степень проточности воды в мате-

ринском болоте влияет на сортировку растительного материала,

а также определяет наличие в торфе минеральных прослоек —

глинистых и др.

В торфяниках иногда присутствуют горизонты сапропеля, ко-

торые образуются при разложении остатков организмов (расти-

тельных и животных), богатых белковыми веществами и жира-

ми.

В случаях образования торфяников при зарастании озер са-

пропель располагается в нижней части залежи.

С болотами тесно связаны ископаемые почвы, которые иног-

да наблюдаются в основании угольных пластов. Они представ-

ляют собой обычно комковатую глинистую породу, переполнен-

ную остатками корешков растений, имеющую часто в своем

составе каолинит, образовавшийся при разложении минералов

почвы под влиянием кислых вод торфяника. В Донецком камен-

ноугольном бассейне такие почвы давно уже получили от шахте-

ров наименование «кучерявчика» за свою беспорядочную reic

стуру. •

Озерные отложения в аридном климате. Характер озерных

осадков в аридном климате существенно отличается от отложе-

ний, формирующихся в гумидном климате. Озера, становясь бес-

сточными, могут накапливать не только обломочный и глинистый

материал, но и растворенные вещества. Кроме того, в сухом кли-

мате в озерах уменьшается количество растений и животных, а в

сильно минерализованных озерах они почти отсутствуют.

По составу солей озера засушливых областей делятся на три

основных класса: 1) содовые, 2) углемагниевые и 3) углекаль-

циевые. Сложные физико-химические процессы приводят раство-

ры к насыщению и к выпадению вещества в осадок на разных

стадиях осолонения. В результате изменяется равновесие в рас-

творе, а это в свою очередь ведет к образованию новых соедине-

ний, которые также со временем могут достичь насыщения и на-

чать выпадать в осадок. Поэтому осадки, образующиеся в таких

озерах, весьма разнообразны. Для иллюстрации остановимся на

двух примерах.

Содовые озера Кулундинской степи в Запад-

ной Сибири. Согласно исследованиям Н. М. Страхова с

сотрудниками (1954), цепочка озер Танатарской группы, изучен-

ных особенно подробно, представляет собой ряд водоемов, свя-

занных одним общим водотоком. Соленость озер меняется от 0,20

до 30—35%, воды резко щелочные; при солености в 0,20% рН со-

ставляет 9,4, а при солености в 1% поднимается до 10. В раство-

ре содержатся кальций и магний, причем при минерализации

свыше 1%' в осадке обнаруживают только следы кальция, маг-

ний содержится тоже в очень незначительном количестве. Из-

карбонатов практически в растворе присутствует только сода.

Там, где карбонаты кальция и магния поступают с прилежащих

участков суши, происходит их энергичное выпадение. При этом

в осадках, как правило, очень тонкозернистых, в большом коли-

честве присутствуют кальцит, доломит и магнезиальные силика-

ты.

По мере возрастания общей концентрации существенно из-

меняется набор химически осажденных минералов. Так, при

незначительном осолонении осаждается главным образом каль-

цит, затем по мере роста солености главная роль переходит к до-

ломиту (общая соленость около 1%), а при высокой концентра-

ции солей (свыше 10%) осаждается десятиводная сода

(Na

'ЮНгО), мирабилит и поваренная соль. В описанных

озерах наблюдается годичная цикличность гидрохимического ре-

жима.

Озеро Балхаш. Образование осадков в нем было подроб-

но изучено Д. Г. Сапожниковым

(1951,

1954). Площадь озера

около 17 200 км

, но глубина не превосходит 30 м. Соленость

воды изменяется от 0,1% в юго-западной части озера, где в него

впадает единственная крупная.река

Или, до 1,5% на

северо-вос-

токе.

Береговые осадки озера разнообразны.

зависимости

от ха-

рактера берегов здесь имеются накопления галечников, гравия,

песков,

также разнообразные илистые отложения.

отделенных

от озера береговыми валами лагунах иногда отлагаются соли.

Из

скоплений водорослей образуется балхашит

—

своеобразный

са-

Рис.

24. Карта осадков озера Балхаш (по Д. Г. Сапожникову, 1954):

—

галька, гравий, щебень, пески

крупноалевритовые

илы; 2—

мелкоалевритовые

илы;

3 —

известково-глиннстые

глинисто-известковые

илы; 4—

доломитовые осадки

пропелевый

ил.

Иногда волны выбрасывают

его на

берег

обра-

зуют валы балхашита. Животный

мир,

населяющий озеро,

до-

вольно беден. Донные осадки озера представлены главным обра-

зом следующими типами:

пески,

крупноалевритовые

илы,

3) мелкоалевритовые

илы, 4)

глинисто-известковые

илы и 5) из-

вестково-доломитовые глинистые илы.

На

карте (рис.

24)

видно,

что наибольшим распространением пользуются

три

последних

типа осадков. Карбонаты составляют большей частью 20—50%,

а изредка

— до

70%. Представлены

они

главным образом мель-

чайшими кристалликами кальцита, оолитами

реже раковинами.

Своеобразным процессом является доломитообразование.

В се-

веро-восточной части озера содержание доломита

карбонатной

части осадка достигает 60—65%. Образование

его

происходит

иле благодаря диагенетическим процессам.

Геологическое значение озерных отложений. Среди древних

континентальных толщ озерные отложения

гумидного

арид-

ного типа довольно широко распространены. К гумидным озер-

ным отложениям относятся некоторые угленосные толщи. Уже в

середине прошлого века немецким геологом Науманом

(Е.

Naumann, 1850) было предложено разделение угленосных

толщ на паралические, или прибрежно-морские, и лимнические,

или озерные (лат. limno — озеро). Дальнейшие исследования по-

зволили уточнить условия образования лимнической группы угле-

носных толщ и показать, что в ней принимают участие разнооб-

разные генетические типы континентальных отложений — речные,

озерные и др. Вместе с тем была показана и большая роль озер-

ных осадков в сложении некоторых угленосных толщ. В СССР

к таким принадлежат, например, юрские угленосные толщи юга

Сибири: Канско-Ачинский и Иркутский угольные бассейны. Уг-

леносные толщи этих бассейнов имеют большое экономическое

значение. Геологические запасы угля только одного Канско-

Ачинского бассейна составляют 1200 млрд. г, что ставит его в

ряд с крупнейшими угольными бассейнами мира.

Примером ископаемого озера, существовавшего при полусу-

хом (семиаридном) климате, являются верхнеюрские отложения

хребта Каратау в Южном Казахстане (Геккер, 1948). Эти отло-

жения представлены тончайшим чередованием известковых и

доломитовых слойков. Для них характерно обилие остатков хря-

щевых рыб и насекомых (около 1200 видов), частично превос-

ходной сохранности.

В аридных климатических условиях шло формирование мощ-

ной толщи осадков верхнекаменноугольного и нижнепермского

возраста в Центральном Казахстане. Они широко распростране-

ны в пределах Тенизской и Джезказганской впадин и представ-

лены как разнообразными обломочными породами — песчаника-

ми,

алевролитами и глинистыми, так и пелитоморфными из-

вестняками и мергелями. Озерные отложения часто встречают-

ся и среди более древних толщ (до докембрийских включи-

тельно) .

Несмотря на возможность образования разнообразных солей

в озерах аридного климата, соли в них обычно не образуют мощ-

ных залежей. Объясняется это тем, что водосборная территория

аридных озер весьма незначительна, поэтому при размыве ее не

поступает достаточное количество солей для образования мощ-

ных толщ.

Полезные ископаемые в озерных отложениях. С озерными

обстановками связано образование многих полезных ископае-

мых. Так, с береговыми и мелководными их отложениями иногда

связаны россыпные месторождения. Пески и галечники исполь-

зуются в качестве строительного материала. Чистые разности

озерных песков кварцевого состава используются как сырье для

стекольной промышленности. Озерные глины идут как кирпичное

и керамзитовое сырье, а более чистые их разности нередко слу-

жат сырьем для керамической и огнеупорной промышленности.

Особенно возрастает список полезных ископаемых в озерном

комплексе, если источником осадков служила кора выветрива-

ния. В таком случае образуются такие ценные продукты, как бок-

ситы, железные и марганцевые руды. Очень благоприятны для

скопления полезных компонентов осадки озер карстовых облас-

тей.

С ними связаны месторождения бокситов, никеля, кобальта

и др. Велико значение озерных отложений в образовании уголь-

ных месторождений и горючих сланцев. Широко распространены,

особенно в современную эпоху, бобовые железные руды в север-

ных областях.

В озерах аридных областей образуются осадки солей, служа-

щие предметом промышленной разработки (содовые озера Ky-

лундинской степи).

ГЛАВА IX ОТЛОЖЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ

И КАРСТОВЫХ ПОЛОСТЕЙ

Отложения источников. Подземные воды, выходя на по-

верхность, нередко отлагают вынесенные ими из глубин Земли

растворенные вещества. Происхождение таких вод двоякое — ли-

бо они связаны с вулканической деятельностью, либо они пред-

ставляют проникшие на глубину поверхностные (вадозные) воды.

Некоторые источники имеют смешанное происхождение.

Первая группа подземных вод дает наибольшее количество

весьма разнообразных отложений. Чаще всего эти воды являют-

ся термальными. Они распространены в областях вулканической

деятельности (см. гл. XII).

С водами поверхностного происхождения связаны различные

известковые натеки, реже кремневые, железистые, марганцовис-

тые и другие выделения. Если эти осадки образуются в местах,

где обильно развита растительность, то они обволакивают расте-

ния, благодаря чему их слепки и отпечатки хорошо сохраняются

в ископаемом состоянии. Мощность натеков, образующихся из

вод поверхностного происхождения, обычно незначительная: до-

ли или единицы метра. Площадь их распространения обычно не-

велика. Страхов (1947) связывает образование рудных накопле-

ний железа в озерах северных областей (Карелия, Финляндия

и т. д.) с высачиванием на дне этих озер грунтовых вод, богатых

закисными соединениями железа, осаждение которых связано с

окислением этих соединений кислородом воздуха.

Отложения карстовых полостей. Карстовые полости, образую-

щиеся в результате растворения и выноса вещества горных пород

водами, очень разнообразны и в некоторых районах широко рас-

пространены. Образование карста иногда связано с процессами

формирования коры выветривания. Эта зависимость, например,

хорошо изучена на Урале, где кора выветривания и карст часто

встречаются вместе.

Внутри карстовых полостей накапливаются очень характер-

ные продукты. Иногда они заключают ценные полезные иско-

паемые.

Различают поверхностный (открытый и закрытый) и подзем-

ный карст. Первый имеет в настоящее время (или имел в прош-

лом) прямое и свободное сообщение с поверхностью.

Происхождение материала, заполняющего карстовые полости,

может быть разнообразным: 1) различные поверхностные отло-

жения — речные и т. д. (в случае поверхностного карста); 2) про-

дукты обвалов и осыпаний со стенок и сводов полостей; 3) оста-

точные продукты растворения вмещающих пород — так называем

мая пещерная глина; 4) внесенный извне просачивающимися и

протекающими водами растворенный, коллоидный и обломоч-

ный материал («инфлювий», по Г. Ф. Лунгерсгаузену, 1966).

Отложения, характерные для поверхностных карстовых форм,

обладают чертами, свойственными данной генетической группе.

Например, морские осадки могут заключать остатки морских

организмов; кроме того, они, как правило, приобретают специ-

фические черты, обусловленные своеобразными формами поверх-

ности накопления и особыми химическими свойствами вод кар-

стовых полостей, обычно резко щелочными. Сочетание этих двух

причин вызывает иногда на закарстованной поверхности дна во-

доемов образование рудных залежей, особенно часто железных

руд и бокситов.

Широкие открытые карстовые воронки при достаточно влаж-

ном климате могут способствовать появлению в них болот и об-

разованию впоследствии угольных пластов. Таковы некоторые

месторождения углей третичного возраста на Южном Урале.

Особенно велико практическое значение таких угольных залежей

в Югославии, где пласты угля в карстовых воронках иногда до-

стигают мощности в несколько десятков метров.

Отложения, выполняющие подземные карстовые полости, еще

более своеобразны. Сюда прежде всего относятся натечные обра-

зования и, в частности, широко известные сталактиты и сталаг-

миты. Они образуются при медленном испарении капающей

сверху воды или при уменьшении давления в момент выхода

карстовых вод из тонких капилляров на свободную поверхность

сводов пещеры. При этом освобождается часть углекислого газа,

вследствие чего в свою очередь уменьшается растворимость кар-

боната кальция. Сталактиты и сталагмиты растут очень медлен-

но — от «ичтожной величины до 6—7 мм в год. Подсчитано, что

крупные сталактиты образовались за 150000—300 000 лет.

Иногда на дне карстовых полостей образуется своеобразный

«пещерный жемчуг» — мелкие конкреции сферической формы

диаметром 5—15 мм, состоящие из концентрических слоев изве-

сти с песчинкой внутри. Возникают они там, где вода, падающая

сверху или текущая по дну пещеры, приводит во вращательное

движение лежащие песчинки, вокруг которых и отлагаются изве-

стковые оболочки.

На стенках пещер иногда встречается «известковое тесто» —

отложение, настолько пропитанное водой, что оно не затверде-

вает. Обычно «тесто» покрывает своды и стенки таких пещер, где

вода выступает из многочисленных узких трещин.

Практическое значение имеют алеврито-глинистые и глинисто-

мергельные породы, иногда целиком выполняющие подземные

карстовые полости. Образуются они при растворении карбонатов

и представляют собой остаточный продукт, но главным образом

попадают в полости извне вместе с карстовыми водами. К ним

нередко приурочены месторождения разнообразных полезных

ископаемых. На Урале, в Казахстане и Средней Азии они гораз-

до чаще, чем открытый поверхностный карст, содержат промыш-

ленные месторождения цветных металлов (руды никеля, кобаль-

та, меди, свинца, цинка и др.). Объясняется это тем, что в откры-

тый карст вследствие его поверхностного положения поступает

меньше растворов, содержащих цветной металл. Совсем иначе

ведут себя железные руды: они почти всегда связаны с поверх-

ностным открытым или закрытым (заполненным) карстом. Так

как источники окислов железа более разнообразны и много-

численны и содержание железа в породах несравненно больше,

чем, например, никеля, то возможность разбавления други-

ми продуктами в них меньше. Отметим, наконец, что в песча-

но-глинистых заполнениях карста иногда встречаются рос-

сыпи.

Образование полезных ископаемых в карсте обязано ряду

причин, из которых главными, согласно исследованиям

И. И. Гинзбурга, являются: 1) наличие понижений, связанных

с карстом; это обеспечивает сток поверхностных и грунтовых вод

в его сторону; 2) непосредственный или близкий контакт карста

с металлоносными породами и рудными месторождениями;

3) тесная пространственная и генетическая связь карста с корой

выветривания, механическое и химическое разрушение которой

освобождает огромное количество рудных элементов, попадаю-

щих затем механическим и химическим путем в карстовые поло-

сти;

4) щелочной характер карстовых вод и самих известняков;

5) благоприятные условия сохранения от эрозии отложившихся

в карстовых полостях полезных ископаемых; 6) доразложение

самого материала, попавшего в карстовые полости.

В СССР наряду с современным карстом не меньше рас-

пространен карст древний — третичный, мезозойский и даже

палеозойский. Особенно широко древний карст представлен на

Урале.

ГЛАВА X

ЛЕДНИКОВАЯ ГРУППА

ОТЛОЖЕНИЙ

Ледниковая группа отложений очень многообразна. В нее

входит ряд генетических типов, прямо или косвенно

!Связанных

деятельностью льда и с теми климатическими условиями, кото-

рые сопутствуют ледникам. Именно поэтому генетические типы

этой группы рассматриваются совместно. К ним принадлежат:

1) морены, отложенные собственно льдом; 2) флювиогляциаль-

ные осадки талых ледниковых вод; 3) лимногляциальные осадки

ледниковых озер; 4) .солифлюкционные образования; 5) морские

ледниковые осадки. С ледниковым комплексом связаны некото-

рые лёссовые накопления; в нем могут 'принимать участие и бо-

лотные осадки, а также некоторые виды своеобразных отложе-

ний, которые с генетической точки зрения все еще не расшифро-

ваны вполне убедительно, например озовые и камовые

накопления.

В подавляющей части ледниковые отложения являются про-

дуктами механической осадочной дифференциации. При этом

осуществлена она большей частью далеко не в совершенной сте-

пени. Поэтому осадки, связанные с ледниками, обычно обломоч-

ные,

плохо сортированные (или совсем не сортированные), а

часто и грубообломочные. Тонкозернистые осадки, если и при-

сутствуют, как, например, в озерно-ледниковых отложениях, то

парагенетически они всегда тесно связаны с относительно гру-

бым обломочным материалом.

Морены.

Моренами

называют отложения льда. В общем это

слабо сортированный или не сортированный обломочный мате-

риал, лишенный слоистости и представляющий скопления раз-

ного размера валунов и глыб в песчано-глинистой основной

массе. Если, однако, подойти к строению морен более вниматель-

но,

то в них

можно

обнаружить закономерности, связанные с

особенностями переноса материала льдом и сгружения при тая-

нии. Так, иногда морены обнаруживают двучленное строение —

верхний горизонт более песчанистый и в нем больше валунов,

чем в нижнем, более глинистом. Вызвано это тем, что материал,

переносимый ледником, на поверхности больше подвергается пе-

реработке талыми водами, текущими сверху льда. При стаивании

внизу оказывается морена, материал которой лед переносит

внутри, а сверху то, что двигалось вместе с ледником на его по-

верхности. Бывают и обратные соотношения: под ледником часто

движутся мощные подледные потоки и нередко они промывают

нижнюю

часть морены, которая оказывается поэтому состоящей

из скоплений крупных валунов.

Морены, отложенные двигавшимся ледником, отличаются тем,

что располагаются на сглаженной, отполированной поверхности

со шрамами. Если морена образовалась при таянии льда, пре-

кратившего движение («мертвого льда»), то под ней может

сохраняться доледниковая кора выветривания, как это было

описано, например, А. В. Сидоренко (1956) для северной части

Балтийского щита. Характерные для морен (но не обязатель-

ные!) штрихованные и гладкие поверхности некоторых валунов

образуются в результате того, что лед движется не монолитной

массой, а вся его толща разделяется на ряд пластин, движущих-

ся одна относительно другой с различной скоростью — нижние

медленнее, чем верхние. Взаимное трение валунов, попадающих

между этими слоями, и вызывает их штриховку и полировку. При

таком движении льда происходит некоторая сортировка морен-

ного материала уже внутри толщи льда, проявляющаяся при

его стаивании, особенно если происходило таяние неподвижного

«мертвого льда».

Петрографический состав моренных валунов разнообразен.

Здесь участвуют как обломки, принесенные издалека, из области

питания ледника (для морен европейской части СССР это валу-

ны изверженных и метаморфических пород Балтийского щита),

так и обломки местных пород, по которым в данном районе дви-

гался ледник. Так, на северо-западе европейской части СССР

это обломки красноцветных песчаников девонского возраста. От

них морена становится более красной. На Украине, в районе

Днепровского языка, к морене .примешиваются обломки меловых

пород, поэтому она приобретает сероватый цвет. Чем дальше на

юг, тем меньше в морене обломков кристаллических пород, тем

они становятся мельче и более выветрены.

По механическому составу морены очень разнообразны. В за-

висимости от размера преобладающего материала различают

морены каменистые, песчаные, супесчаные (песчано-алеврито-

вые),

суглинистые и глинистые (Рухина, 1960). Одна и та

же морена может на разных участках иметь разный состав. Со-

гласно наблюдениям Рухиной, наиболее постоянным компонен-

том моренных отложений являются алевритовые частицы. Содер-

жание их редко спускается ниже 10% или поднимается выше

50%.

Обычно они слагают породу на 25—50% (рис. 25 и 26).

В глинистых фракциях морен преобладают гидрослюды.

В Эстонии, где ледник двигался по известнякам силурийского

возраста, морены сложены щебневато-известковым суглинком,

называемым «рикх»; если известняки полностью перетерты, то

образуется «валунный мергель» (так он называется, например,

на севере ГДР).

Если ледник пересекал песчаные породы, морена песчани-

стая, глинистые породы — глинистая. Так, нижняя морена около

Ленинграда, лежащая на глинах кембрийского возраста, на-

столько глиниста, что если бы не включенные в нее валуны и гра-

вий, она была бы неотличима от кембрийской «синей глины».

При прохождении ледника через торфяники морена обогащалась

органическими веществами

пыльцой древесных растений.

Однажды, когда раабуривали такую морену,

из нее

началось

выделение метана

при

давлении

до 1,5 атм

(Яковлев,Д954).

Рис.

25. Механический состав некоторых морен

(по Е. В. Рухиной, 1960):

—

морены Кольского полуострова, некоторых районов

Карелии, Финляндии

Швеции;

2 —

морены некоторых

районов Ленинградской области;

3 —

морены некоторых

районов Северной Америки

валдайского оледенения

Прибалтики. Цифры

—

миллиметры

Текстура

морен обычно беспорядочная. Иногда отмечают,

что удлиненные валуны располагаются длинными сторонами

вдоль направления дви-

жения ледника, иногда

в морене отмечают

на-

меки

на

слоистость,

выраженные либо ука-

занным выше двучлен-

ным строением, либо

даже послойным рас-

положением валунов.

Такая текстура служит,

по мнению некоторых

исследователей, указа-

нием

на то, что

морена

образовалась

из

непо-

движного «мертвого льда»

представляет «морену вытаивания».

Органические остатки

'наземных моренах встречаются вооб-

ще редко

и, как

правило, принадлежат более древним отложени-

ям,

захваченным льдом

при его

движении.

Рис.

26. Усредненный механический состав

морен на основании 10 анализов (по

F. J. Pettijohn, 1957)