Древние эвапориты

Морские эвапориты встречаются в позднедокембрийских толщах и отложениях любого возраста вплоть до современных. Наиболее древние эвапориты известны в Пакистане, Иране и в восточной части России. В США эвапориты встречаются в отложениях всех систем, начиная с ордовика, и в некоторых местах они слагают протяженные и мощные толщи. В восточной части района Великих озер на площади более 260 000 км2 выходит на поверхность верхнесилурийская толща гипсов, ангидритов и галита, мощность которой местами достигает 450 м. Мощные толщи ангидрита и гипса залегают среди каменноугольных отложений Юты (1200 м), в пермских отложениях юго-восточной части Нью-Мексико (1350 м) и в меловых отложениях южной и центральной частей Флориды (1800 м). В районе Уитби на северо-востоке Англии скважинами была вскрыта 480-метровая толща пермских эвапоритов (табл. 14.4).
Многие из этих толщ явно образовались в относительно мелких морях с текучими водами и в условиях, подобных условиям себхи. В краевых частях залежей эвапоритов встречаются знаки ряби, частично коррозионной природы, косослоистые пласты мощностью до 30 см, мелкие несогласия, трещины усыхания и гальки из глинистого сланца в ассоциации с остатками морской фауны и флоры. В верхнепермской толще в восточном Йоркшире в Англии отмечается неоднократное появление линзовидных и желваковых пропластков ангидрита с текстурами замещения, переслаивающихся с тонкозернистыми водорослевыми доломитами. Эта толща отложилась у западной окраины цехштейнового моря, где, по-видимому, были широко развиты высыхающие озера и прибрежные лагуны. В течение одного отрезка времени, представленного диахронной формацией ангидритов Биллингем, ширина зоны высыхающих озер достигала 80 км.

Особенностью древних толщ типа отложений себхи, как это видно местами в нижнекаменноугольных отложениях Мидленда и Озерного округа в Англии, является их ритмическое строение. Каждый ритм сложен базальным водорослевым известняком с рассеянными окаменелостями, кверху он сменяется желваковым слоем, богатым сульфатами. Между этими ритмами могут залегать палеопочвы, мергели, мергелистые известняки и глинистые сланцы. Известняки обычно доломитизированы. Там, где известняки не доломитизированы, отложения весьма похожи на осадки литоральных и лагунных участков побережья Объединенных Арабских Эмиратов, а не на отложении зоны себхи.
В самых мощных эвапоритовых толщах имеются признаки накопления основной массы солей в сублиторальной обстановке. В них были обнаружены пласты с градационной слоистостью и следы размыва в основании пластов. Отдельные, пласты галита имеют обычно мощность до 25 м, а их суммарная мощность может составлять несколько сотен метров. В галите часто видны дендритовидные или воронковидные текстуры, заставляющие предполагать, что галит осаждался как первичный минерал из раствора (рис. 14.3). Равномерно тонкослоистые пласты (ламиниты, сезонные варвиты) можно проследить на расстоянии десяти километров. Отдельные слои имеют толщину несколько миллиметров. Трудно предположить, что осаждение солей происходило в таких географически неоднородных участках, какие характерны для побережий Персидского залива и Каспийского моря. Вероятнее, что мощные пласты солей отлагались в более глубоких участках бассейнов.

Для крупных эвапоритовых бассейнов, характеризующихся крупномасштабными циклически построенными толщами, предполагается, что приток морских вод был каким-то образом ограничен либо структурным, либо географическим барьером. Периодические разрушения этих барьеров, необходимые для циклического осаждения, возможно, были вызваны тектоникой, климатом или местным подъемом, хотя относительная важность этих факторов неясна.
Небольшие барьеры в пределах бассейнов также контролировали осаждение эвапоритов. Рифовые постройки на шельфовых участках пермского бассейна Делавэр в Техасе и Нью-Мексико резко ограничивали циркуляцию вод в тыловых лагунах, обусловливая осаждение ангидрита и галита (рис. 14.4). В пределах этих построек в результате взаимодействия прибрежных соленых и речных пресных вод осадки распределялись зонально.

В Европе крупным морским солеродным бассейном в поздней перми был цехштейновый бассейн, который занимал площадь 250 000 км2 (рис. 14.5). В цехштейновой толще северо-восточной Англии выделяются три главных пласта эвапоритов, каждый из которых соответствует главной фазе морской трансгрессии, сменявшейся продолжительным периодом осушения и регрессии. Нижний пласт — самый мощный, и он отличается от других тем, что состоит из трех подциклов, каждый из которых отражает небольшую временную трансгрессию моря (рис. 14.6). В этих подциклах виден постепенный переход от ангидрита в основании к галиту в верхней части. Однако эта последовательность усложняется присутствием полигалита, наличие которого часто приводится в качестве аргумента для обоснования генетических спорных концепций. Некоторые исследователи предполагают, что полигалит непосредственно осаждался из морской воды, а другие утверждают его диагенетическое происхождение в качестве продукта замещения более ранних осадков. Петрографические наблюдения говорят в пользу второй концепции.

Средний пласт эвапоритов сходен с нижним пластом в том, что он также сложен в основном слоями ангидрита и галита с вторичным полигалитом (рис. 14.7). Однако строение верхнего пласта отличается, так как в нем виден полный вертикальный цикл отложения солей с наименее растворимыми карбонатами в основании и с наиболее растворимыми хлоридами (сильвином и галитом) в кровле; полигалит отсутствует.
В Ганновере (ФРГ) и Тюрингии (ГДР) встречены соленосные отложения, в которых виден почти полный цикл осаждения солей в процессе испарения вод. Здесь имеются четыре главных пласта, из которых три нижние, вероятно, эквиваленты британским пластам.
Местные изменения состава солей — обычная особенность цехштейновых эвапоритов, как и всех других обширных отложений. В северной Англии состав пермских эвапоритов постепенно в направлении к берегам сменяется от фаций, богатых хлоридами, к фациям, богатым сульфатами, и далее к фациям, богатым карбонатами. Красноцветные отложения характерны для хинтерланда. Такая зональность может объясняться постепенным сокращением площади, занятой водой, и увеличением концентрации наиболее растворимых солей в остаточных водах. He менее важную роль играло расслоение рассолов по плотности, причем тяжелые рассолы, вероятно, концентрировались в более глубоких участках бассейна. Следовательно, легкорастворимые натриевые и калийные минералы отлагались из более тяжелых рассолов в более глубоких водах одновременно с отложением менее растворимых сульфатов и карбонатов из более легких рассолов на меньшей глубине.

Выделяются более мелкие циклы, состоящие из ленточных слойков (варв), представленных галитом и ангидритом или ангидритом и карбонатом. Если в слойках присутствуют галит и ангидрит, то галит, вероятно, представляет собой осадок более теплых летних вод, а ангидрит — зимних вод. В ангидрит-карбонатных слойках, напротив, ангидрит, вероятно, отлагался летом, а карбонат зимой. Однако сомнительно, что эти минералы отражают годичный климатический цикл, особенно в тех случаях, когда мощность лент превышает 10 мм. Вероятнее, что мощность годичного слойка эвапоритов не превышала 1—2 мм, а более мощные слои образовались иначе. Некоторые ленточные слои, видимо, образовались в результате чередования процессов осаждения и частичного растворения. Например, если только что отложенная смесь галита, ангидрита, глины и воды подвергается воздействию измененного по составу рассола, то галит может снова перейти в раствор и останется тонкий ангидрит-глинистый слой. Частицы глинистой фракции в этих слоях обычно представлены кварцем, хлоритом и иллитом, причем некоторые минералы, несомненно, имеют аутигенное происхождение.