4. Классификация морских отложений

Классификация морских осадков. Морские осадки группиру¬ют по-разному, в зависимости от задач исследования. Одни раз¬деляют их по механическому составу и выделяют «песок», «пы-леватый песок», «илистый песок», «ил», «глинистый ил» и т. д. Другие исследователи предлагают разделение, основанное на сочетании вещественного состава осадков и их происхождения. Они выделяют: обломочные, глинистые, пирокластические, крем¬нистые, карбонатные, железистые, глауконитовые, марганцеви-стые, фосфатные и обогащенные органическим веществом осадки (Безруков и Лисицын, 1960).

Иначе построена классификация осадков Д. Мэррея и А. Ре-нара (Murray a. Renard), предложенная еще в конце прошлого века и сохраняющая значение до сих пор. Согласно их классификации, все морские осадки делятся на две основные группы: 1) пелагические отложения, образовавшиеся в глубоких водах вдали от суши, и 2) терригенные отложения, образовавшиеся вблизи материков и состоящие главным образом из принесенного с суши материала. Затем каждая из этих двух групп делится по составу. Среди пелагических отложений, например, выделя¬ются красная глина, диатомовый ил, глобигериновый ил и т. д. Правильнее всего было бы положить в основу классификации морских осадков генетические типы, как это было проведено вы¬ше для континентальной группы отложений. Однако недостаточ¬ная изученность условий образования осадков на морском дне не позволяет пока провести такое разделение последовательно. Кроме того, возникают затруднения в определении ведущего фактора, который должен быть положен в основу выделения ге¬нетических типов в море. Поэтому, в известной мере условно, за основание для группировки морских осадков принята глубина их образования. Так, выделены отложения литоральные, неритовые, батиальные (отложения материкового склона) и абиссальные (глубоководные океанические отложения). В пределах каждой из этих групп выделяются более дробные подразделения, по возможности отвечающие генетическим типам. Особо рассматриваются осадки морей ненормальной солености; в отдельную группу выделены и морские вулканогенные отложения, геологическое значение которых стало особенно выясняться в последние годы. См в шпорах 13-15.:) 

5. Типы отложений – выветривание, растворение, черты выветривания пород в тропиках и субтропиках, различия выветривания на современном этапе и в прошлом.

ЭЛЮВИАЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ

Элювием (лат. eluere — вымывать) называют уцелевшие на месте своего формирования продукты выветривания горных пород. Очень характерным примером элювиальных образований служит кора выветривания.

Между понятиями «элювий» и «кора выветривания» нет четкой разницы. Разные исследователи по-разному определяют элювий и кору выветривания. Мы под «элювием» будем понимать все вообще продукты выветривания (физические и химические), оставшиеся на месте своего образования, а под «корой выветривания»— сложно построенный элювиальный профиль, об-i, ладающий при типичном развитии рядом характерных признаков.

Выветривание. Процессы выветривания очень разнообразны и сложны. Суть их такова. Горные породы, оказываясь при размыве вышележащих слоев или в результате других геологических причин около земной поверхности, испытывают влияние иных физико-химических условий. Эти новые условия нарушают физико-химические равновесия, установившиеся на глубине между веществом горных пород и окружавшей их средой. Выветривание и есть по существу реакция горных пород на новые для них условия. Оно направлено к установлению нового подвижного равновесия между веществом горных пород и окружающей их на дневной поверхности средой. Иными еловыми, выветривание есть преобразование вещества горных пород в поверхностных условиях. Процессам выветривания могут подвергаться и рыхлые осадки, если они попадают в условия, отличные от тех, в которых они образовались.

Выветривание ведет к изменению механических особенностей горных пород и сложившихся в них химико-минеральных соотношений, к появлению новых свойств и новых минеральных ассоциаций, соответствующих поверхностным физико-химическим и термодинамическим условиям. Поскольку в ходе выветривания не только уничтожаются прежние химико-минеральные соотношения, но и создаются новые, то неправильно говорить о выветривании лишь как о процессе разрушения пород, как это иногда принято; выветривание есть также и созидательный процесс.

Различают, как известно, два главных вида выветривания: физическое и химическое; иногда отдельно рассматривают биологическое выветривание. Механическое выветривание —это раздробление (дезинтеграция) пород; химическое выветривание представляет собой гораздо более сложный комплекс Процессов, главными из которых являются окисление, гидратация, вынос катионов, обескремнивание, взаимодействие и накопление окислов алюминия, кремния и железа. Все виды выветривания тесно связаны друг с другом, но идут с разной интенсивностью и с разным относительным значением в зависимости от конкретных условий среды.

На характер процессов оказывает влияние, как это показал еще В. В. Докучаев, состав материнских пород, климат, рельеф, органический мир. Особенно велика в выветривании роль климата. Разнообразные сочетания перечисленных факторов обусловливают сложность и многообразие хода выветривания, а следовательно и образующихся продуктов.

Поскольку процессы выветривания дают начало продуктам, из которых образуется большая часть осадочных пород, а осадочные породы в свою очередь могут подвергаться выветриванию, то ход поверхностных процессов можно выразить в виде схемы, представленной на рис. 9.

Кора выветривания. Кора выветривания — это закономерно построенный профиль, развивающийся на материнских породах путем преобразования их под влиянием поверхностных аген-

Некоторые исследовате ли, например И. И. Гинзбург, выделяют, кроме первичных (или остаточных) кор выветривания, так называемые вторичные коры, представляющие собой перенесенные и переотложенные продукты первичной коры. В этом случае, однако, кора выветривания утрачивает непосредственную связь с материнскими породами, а следовательно, теряет один из самых характерных своих признаков. Такие переотложенные продукты не следует называть корой выветривания.

Типично развитая кора выветривания формируется длительное время и является своеобразным остаточным образованием, сильно отличающимся от других генетических типов континентальных отложений. К ней не применимо выражение «отложения». Кора выветривания — это не результат отложения мате-, риала, а оставшиеся на месте своего образования продукты физического и химического разложения материнских пород. Поэтому правильнее по отношению к коре выветривания (и вообще к элювиальным продуктам) употреблять выражение «остаточные образования». «Остаточные» потому, что они остались на месте своего образования, хотя по механическим свойствам, по химическому и минеральному составу могут сильно отличаться от материнских пород.

Кора выветривания обладает рядом характерных признаков, главные из которых следующие:

1. Генетически она тесно связана с подстилающими материн¬скими породами. Эта связь выражена как в особенностях соста¬ва, так и в том, что часто кора выветривания, особенно в нижних горизонтах, сохраняет структуру и текстуру материнских пород, хотя состав у нее может быть уже совсем другой.

2. Разница между составом коры выветривания и материн¬скими породами нарастает снизу вверх. На некотором расстоя¬нии от основания может оказаться, что в коре выветривания со¬всем нет минералов материнских пород.

3. Кора выветривания имеет более или менее отчетливо выра¬женное зональное строение: в разрезе выделяется ряд зон или горизонтов, различающихся по химическому и минеральному со¬ставу, а нередко и по физическим свойствам, цвету, плотности, структуре и др. Если кора выветривания содержит какое-либо полезное ископаемое, то обычно оно не распределено равномерно' по всему разрезу коры, а преимущественно или целиком приуро¬чено к определенным ее горизонтам.

Зональное строение коры связано с сложными процессами формирования коры и, в частности, со стадийностью ее разви¬тия: определенным стадиям соответствует и образование опре¬деленных зон (горизонтов) в разрезе. Обычно наблюдается упро¬щение состава коры выветривания снизу вверх по разрезу: более высокие ее зоны имеют более простой состав, чем нижележащие.

4. Минеральный состав коры выветривания очень разнообразен, но самым характерным для него является преобладание глинистых минералов. Именно они, будучи продуктом поверхностных физико-химических условий, оказываются здесь устойчивыми и поэтому играют такую большую роль не только в коре выветривания, но и среди осадочных пород вообще.

Последовательное образование глинистых минералов из ми¬нералов материнских пород, а затем их изменение по мере раз¬вития элювиального процесса является одной из причин зональ¬ного строения кор выветривания. Некоторые горизонты коры, особенно верхние, иногда целиком сложены глинистыми минера¬лами. В частности, для многих кор выветривания на территории Советского Союза характерны гидрослюды, каолинит, галлу-азит, монтмориллонит, гидрохлориты и другие глинистые мине¬ралы.

На рис. 10 показано изменение минерального состава мате¬ринских пород (аргиллитов и песчаников среднего карбона) в различных зонах коры выветривания в Донецком бассейне. Из данных рисунка видно, как по-разному ведут себя при этом от¬дельные минералы: содержание одних постепенно уменьшается и в верхних зонах они совсем исчезают (полевые шпаты, слюды), другие проходят через весь профиль, но в некоторых зонах их содержание возрастает (гидрослюды и др.); наконец, третьи впервые появляются лишь в верхних зонах коры (гидрогетит и др.). Известны случаи, когда ни один из минералов материн¬ских пород не встречается в верхних горизонтах коры выветри¬вания. В таких случаях ее верхние зоны целиком состоят и» новообразованных минералов (рис. 11).

Очень сложные изменения минерального состава происходят при выветривании изверженных пород в тропическом климате мощность кор выветривания меняется в широких пределах: иногда она достигает нескольких сотен метров, а чаще всего от единиц до нескольких десятков метров.

В умеренном климате, а особенно в жарком и влажном, кора выветривания оказывается гораздо более сложной, на разных материнских породах она развивается существенно по-разному, и в ней иногда выделяется до 5 различных горизонтов (зон). Обычно на гранитах развивается кора выветривания каолиново¬го состава, на основных породах (диабазы, габбро) — в составе коры участвуют железистые монтмориллониты и красные каоли¬ны, на серпентинитах — нонтрониты и охры. Надо отметить, что в разных условиях климата и рельефа профили выветривания одних и тех же пород могут иметь существенно разный состав и строение.

В качестве примера хорошо развитой коры выветривания приведем профиль коры пород основного состава охристо-гли¬нистого типа. Этот тип коры известен в ряде мест на кристалли¬ческом фундаменте Русской платформы, на Урале и в других областях (Разумова, 1967).

На материнской породе, представленной диабазовым порфи¬ритом, располагаются следующие зоны (снизу вверх):

1. Зона начального разложения. В ней происходит главным образом ме¬

ханическое разрыхление породы и начинается гидратация первичных мине¬

ралов.

2. Гидрохлоритовая зона. В ней первичные минералы уже сильно разло-

1 жены: цветные минералы (пироксены, амфиболы и др.) замещаются глинисты¬

ми продуктами гидрохлоритового состава, а полевые шпаты — монтмориллони¬

том, который вверх по разрезу в той же зоне замещается каолинитом.

3. Охристо-глинистая зона. Внизу она часто пятнистая благодаря чередо¬

ванию обохренных и необохренных участков, а вверху красноцветная. По

минеральному составу в ней иногда выделяют две подзоны. В нижней подзоне

происходит окисление и дальнейшая гидратация хлоритов, развивается гидро¬

гематит. В верхней подзоне продолжается развитие гидрогематита и появляет¬

ся гиббсит, т. е. водная гидроокись алюминия. Гидрохлорит переходит в же¬

лезистый шамозит (ферришамозит).

4. Каолиновая красноцветная зона с остаточным гиббситом венчает про¬филь. Возможно, что эта зона не является нормальным следующим членом профиля, а представляет собой продукт вторично наложенного процесса.

Мощность коры выветривания рассмотренного типа достига¬ет нескольких десятков метров (до 50 м); мощность отдельных

зон не постоянна, иногда они могут выпадать со¬всем из профиля, а ино¬гда достигать 15—20 м.

В умеренном климате профили выветривания имеют гораздо меньшую мощность и построены значительно проще. Очень сложная кора выветрива¬ния развивается в жар¬ком, периодически влаж¬ном муссонном климате-Тропиков. Она известна под названием латеритно¬го профиля и с нею свя¬заны многие месторожде¬ния бокситов современ¬ных тропических областей (рис. 13). Относительно» процессов, формирующих латеритный профиль, и характера латеритного* выветривания существу¬ют разные точки зрения..

В настоящее время до¬казано, что универсально¬го латеритного профиля выветривания нет. В раз¬ных конкретных условиях он развивается по-разно¬му. Так, на материнских изверженных породах ос¬новного состава выделяет¬ся несколько типов про¬филей (Лисицына, 1967). Для одного из -них харак¬терен постепенный переход материнских пород в глинистую толщу сложного хлорит-вер¬микулит-гидрослюдистого состава, иногда с монтмориллонитом или нонтронитом. Вверху развиваются гиббсит-каолинитовые глины с примесью гидроокислов железа и титана (вьетнамский:тип коры). В другом типе (тихоокеанском) преобразование ма¬теринской породы происходит более резко. На базальте непо¬средственно располагается каолинитовая глина, которая выше сменяется гиббсит-каолинитовой глиной. В профиле третьего ти¬па (гвинейском) наблюдается наиболее интенсивное разложе¬ние, материнская порода превращена в пористую массу, состоя¬щую почти целиком из -свободных водных окислов алюминия, железа и титана.

Схема латеритного профиля выветривания, установленная Фоксом (Fox, 1932) в Индии, является, по-видимому, еще одним типом такого выветривания.

Мощность и строение латеритного профиля очень разнооб¬разны. Наиболее полно он развит на приподнятых пенепленах, где может достигать 150 м мощности. На одном из участков Либерийского щита в экваториальной Африке такой профиль имеет, по данным Б. М. Михайлова (1968), следующее строение (снизу вверх):

1. Коренные породы — серицит-хлоритовые известковистые сланцы.

2. Зона выщелачивания — выщелоченные сланцы светлого зеленовато-серо¬го цвета. Порода легко крошится. Мощность 5—15 м.

3. Осветленная зона — глины оранжево-серые и желтовато-серые, рыхлые, с. ясной реликтовой сланцеватостью материнских пород. Здесь происходит гид¬ратация серицита и его переход в каолинит; хлорит также переходит в као¬линит. Выделяющееся железо переходит в свободную гидроокись. Мощность 10—15 м.

4. Зона бокситовых глин — глины охристо-желтые до красных с заметной реликтовой структурой сланцев. Местами образуются сгустки гидроокислов 1люминия и железа, напоминающие бобовины. Сланцеватость еще выражена. Серицит и хлорит полностью замещены каолинитом и гидроокислами алюми¬ния и железа. Мощность 4—10 м.

5. Зона бокситов. Здесь уже совсем исчезают реликты сланцеватой струк¬туры. Боксит состоит из алюмо-железистых бобовин темного красно-коричне-иого цвета, погруженных в тонкодисперсную, обычно коллоидальную, массу того же состава. Попадаются угловатые обломки гиббситизированных сланцев Й участки боксита, напоминающие гальки. Мощность 3—15 м (см. рис. 13).

В СССР современные латеритные профили не известны, так как у нас нет районов с тропическим климатом. Многие иссле¬дователи предполагают, что в некоторые эпохи геологического прошлого такой климат существовал на территории СССР — в то нремя шло формирование латеритного профиля.

Многосторонне влияние рельефа на образование коры вывет¬ривания. На выровненном рельефе элювиальный процесс про¬должается длительное время, поэтому может сформироваться мощная, сложная кора выветривания. Особенно мощная кора выветривания развивается на приподнятых пенепленах благода¬ри глубокому проникновению грунтовых вод. Уклоны рельефа определяют интенсивность поверхностного размыва, а следова¬тельно, и мощность и полноту развития коры в данной точке. Иногда на самом верху коры выветривания образуется очень прочный железисто-кремнистый панцирь, предохраняющий кору от размыва. Благодаря панцирю кора может успешно формиро¬ваться на довольно крутых (до 30°) склонах. Примером может служить ряд пунктов экваториальной Африки, описанных Ми¬хайловым (1968).

Исключительно большое влияние на ход поверхностных про¬цессов и в особенности на образование верхней части коры вы¬ветривания, называемой почвой, оказывает органический мир. Почвы обладают характерными морфологическими особенностя¬ми и подразделяются на отдельные почвенные горизонты.

Чем дольше протекают элювиальные процессы, тем полнее и глубже происходит разложение материнских пород, а следова¬тельно, тем более мощной и сложной оказывается получающаяся в результате этого кора. Мощные и сложные коры выветривания, известные в различных районах Советского Союза, образовыва¬лись обычно в несколько этапов и иногда на протяжении несколь¬ких геологических периодов.

Распространение древних кор выветривания. Кора выветри¬вания формировалась и в прошлом, поэтому мы находим ее остатки в отложениях разного возраста, начиная с докембрия. Однако наибольшее распространение коры выветривания полу¬чали лишь в некоторые моменты геологической истории.

Самые древние коры констатированы на поверхности архей¬ских пород в Карелии. Выше их располагаются протерозойские породы. На Калужском поднятии и под Москвой глубокими скважинами встречены коры выветривания, лежащие-под нижним палеозоем. Они представлены преимущественно дресвянистой, гидрослюдистой и иногда каолиновой зонами мощностью до 30 м.