ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2013, № 4, с. 319-340
УДК 551
ЭЛИЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ И СОЛЯНАЯ ТЕКТОНИКА. СООБЩЕНИЕ 2. К ПРОБЛЕМЕ ФОРМИРОВАНИЯ СОЛЯНЫХ ДИАПИРОВ
© 2013 г. В. Н. Холодов
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7; E-mail: rostislavn@yandex.ru Поступила в редакцию 24.10.2012 г.
В статье рассматривается возможная роль эндогенных факторов в образовании соляных залежей и соляных диапиров; утверждается осадочное происхождение солей и элизионная гипотеза образования эпигенетических соляных тел. Доказывается, что дегидратация и высокая растворимость хлоридов, инверсия плотностей, большой коэффициент линейного расширения при нагревании являются главными факторами, вызывающими рост соляных куполов. По-видимому, значительное влияние на рост соляных диапиров оказывают элизионные процессы в глинах подсолевых толщ породных бассейнов; тектонические процессы в этих преобразованиях играют важную, но второстепенную роль.
Б01: 10.7868/80024497X13040034
Проблема соляной тектоники и происхождения соляных диапиров включает в себя два аспекта:
1) роль и значение эндогенных процессов в образовании эвапоритовых толщ и эвапоритовых рассолов;
2) относительная роль экзогенных и эндогенных факторов в образовании соляных тел и диа-пиров, т.е. в механизме процессов диапирообра-зования.
Оба аспекта теснейшим образом связаны между собой, но требуют разномасштабного анализа. Первый из них решается на основе глобальных построений и общих соображений, тогда как второй более конкретен и должен обсуждаться на фоне регионального анализа фактического материала.
О РОЛИ ЭНДОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ОБРАЗОВАНИИ ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ РАССОЛОВ И СОЛЕРОДНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
В работах классиков-литологов, исследовавших эвапоритовые месторождения Мира В. Вагнер, Ф. Лотц, И. Фалда, Н.С. Курнаков, В. Крум-бейн, А.И. Дзенс-Литовский, Н.М. Страхов, А.А. Иванов, В.А. Вахрамеев, М.Г. Валяшко, М.П. Фивег, Ю.В. Морачевский, С.М. Коренев-ский, В.И. Копнин, М.А. Жарков и др.), на основе огромного фактического и экспериментального материала было установлено:
1) сходство современного и древнего солена-копления в морских и озерных водоемах континентального блока Земли; исследование современного соленакопления в содовых и соляных озе-
рах, лагунах, лиманах и заливах проливает свет на механизм этого процесса в морях и заливах прошлого;
2) пространственно-временная связь современных и древних солеродных водоемов с зонами аридного климата и с ассоциацией осадочных пород-индикаторов засушливых обстановок;
3) последовательность выпадения в осадок минералов галогенных толщ (карбонаты, сульфаты, хлориды), связанная с испарением морских и озерных вод и увеличением концентрации растворенных в них компонентов от слабой минерализации до эвтоники;
4) постоянное сонахождение терригенно-красноцветных, карбонатных, сульфатных и хло-ридных фаций внутри солеродных водоемов и бассейнов; ассоциация фиксируется как в разрезе, так и на площади;
5) слоистость, ритмичность, цикличность и периодичность в строении соленосных отложений, отражающая временные колебания климата разного порядка, а также спорадическое усиление и ослабление связей эвапоритового водоема с открытым морем;
6) характерное сонахождение полезных ископаемых, пространственно и генетически связанное с эвапоритовыми толщами — галогены (Д С1, Вг, I), нитраты, бораты, скопление минералов стронция и бария. В областях развития соляной тектоники в соленосных толщах встречаются эпигенетические нефтяные углеводороды, нефть, газ, ртутные и урановые рудопроявления, марганцевые и фосфатные руды.
В 50—60-х годах прошлого столетия геологи, исследующие нефтяные и газовые месторождения, попытались возродить эндогенную гипотезу происхождения нефти, в виде предположения высказанную еще в работах Д. И. Менделеева, в статьях П.Н. Кропоткина, Б.В. Порфирьева и Н.А. Кудрявцева. Жесткой критике подверглись представления о нефтематеринских свитах, о физико-химических процессах катагенетического преобразования органического вещества, о миграции и концентрации нефтяных углеводородов в стратисфере, высказанные и обоснованные в трудах И.М. Губкина, А.Д. Архангельского, В.И. Вернадского, А.А. Бакирова, В.М. Сенюко-ва, И.О. Брода, Н.Ю. Успенской, А.Ф. Добрян-ского, В.А. Соколова, Н.Б. Вассоевича и др. нефтяников.
Поскольку во многих случаях нефтяные месторождения оказываются тесно связанными с солями, эвапоритами и рассолами, некоторые исследователи пошли дальше: в результате в работе В.Б. Порфирьева [1961] была высказана мысль о том, что химический состав всего Мирового океана не может обеспечить массу солей, сосредоточенных в соляных месторождениях; в связи с этим необходим диполнительный источник солей. Таким источником могут служить гидротермальные рассолы, связанные с эффузивной или интрузивной деятельностью. В дальнейших публикациях Н.А. Кудрявцева [1966а, б, 1974] идеи эндогенного происхождения соляных залежей, обычно ассоциирующих с нефтью, получили дальнейшее развитие. При этом этот автор, отстаивая глубинный генезис высокоминерализованных рассолов, по разломам поступавших в седи-ментационные солеродные впадины, считал определяющим процессом галогенеза метасоматоз сульфатов и хлоридов по карбонатам.
Аргументами, подтверждающими эти построения, Н.А. Кудрявцев считал:
1) присутствие среди соленосных отложений эффузивных и магматических пород вне зависимости от их пространственно-временных соотношений с соленосными телами;
2) присутствие среди соленосных толщ минералов, образующихся при высоких температурах (ангидрит + 42°С, кизеритовый хартзальц1 + + 72°С, сильвин +72°С, лангбейнитовый хартзальц +83°С); при этом автор подчеркивал эпиге-нетичность высокотемпературных минералов, считая, что это тождественно их метасоматиче-скому происхождению;
3) частое сонахождение эвапоритовых минералов и карбонатных пород в области развития диа-пиров и соляной тектоники; их пространственно-временные соотношения практически не исследовались.
1 Хартзальц (с нем. "твердая соль") — полиминеральная
смесь калийных солей.
Вслед за лидерами гипотезу эндогенного происхождения солей поддержали В.И. Созанский, Л.П. Бирина, А.М. Синичка, И.Г. Баранов, Е.Е. Вороной, М.Е. Альтовский, Н.М. Джино-ридзе, В.И. Раевский и многие другие геологи; идея стала модной. Возникло множество разных схем эндогенного солеобразования. Однако, как это признавал сам Н.А. Кудрявцев, высказанные представления были слишком разноречивы: "ни одна из этих гипотез не рассматривает вещественный состав соленосных отложений, породы, которые их слагают, их специфические особенности и механизм образования соляных пластов. Разумеется, подобные точки зрения... могут рассматриваться лишь как возможные предположения, но не как рабочие гипотезы" [Кудрявцев, 1974, с. 61] (разрядка В.Н. Холодова).
Характерно, что эндогенная гипотеза солеоб-разования родилась не в среде геологов-солеви-ков, а была привнесена в нее из нефтяной геологии. Более того, при ее построении отсутствует анализ работ предшественников. Совершенно не обсуждались многочисленные работы Л. Слосса, Г. Рихтер-Бернбурга, В. Вагнера, И. Л отца, М.П. Фивега, Н.М. Страхова, А.А. Иванова и М.Л. Вороновой, М.А. Жаркова и многих других специалистов-литологов в области генезиса эва-поритов; в лучшем случае их разбор подменялся рассмотрением несостоятельности древней "теории баров Оксениуса" или представлений о проблематичных придаточных солеродных бассейнах М.П. Фивега.
Прежде всего следует отметить, что не выдерживает критики главное отправное положение эндогенной гипотезы — идея об ограниченности запасов растворенных солей в водах Мирового океана.
Действительно, в колоссальной массе вод свободной гидросферы Земли (1.37 х 1018 т) заключено примерно 48—56 х 1015 т растверенных компонентов соляных залежей (сумма №+, М§+2, Са+2%
К+, С1-, S 04 , НС03). Эта величина представляет собой не константу, а итог солевого баланса планеты. С одной стороны, запас солей непрерывно пополняется за счет их поступления с размывающихся материков (ежегодно 3.2 х 109 т солей по А.О. Алекину [1966] или 6.6 х 109 т по Гаррелсу и Маккензи [1974]), взаимодействия океанических вод с атмосферой, деятельности вулканов и гидротерм и ряда других факторов; с другой — убывает в результате формирования осадков на дне морей и океанов, деятельности биоса и осаждения солей в лиманах, лагунах, заливах и других краевых бассейнах жарких регионов. В результате каждый компонент, растворенный в морской воде, обладает определенным сроком пребывания в растворенной форме; содержание растворенного натрия в Мировом океане возобновляется примерно через 260 млн лет, магния — 45 млн лет, ка-
лия — 11, а кальция — 8 млн лет [Гольдберг, 1963]; сходным образом расчитывается время пребывания в растворе Cl1, S О-2 и HC О-. Любопытно, что такой круговорот химических элементов в водах океана В.Б. Порфирьевым, Н.А. Кудрявцевым и их соторонниками совсем не учитывался.
Не менее интересны соотношения масс растворенных в морской воде солей и общих запасов солеродных компонентов в стратисфере. Общеизвестно, что в водах современного Мирового океана содержится 48 х 1015 т [Польдерварт, 1957] или 56 х 1015 т солей [Иванов, Воронова, 1972]. Согласно подсчетам А.Б. Ронова [1993], соли в стратисфере Земли образуют только 1.0—1.2% ее массы; в целом для всего фанерозоя это составляет 26.9 х 1015 т или 32.3 х 1015 т. Иначе говоря, за 570 млн лет фанерозойской геологической истории в осадочном чехле планеты отложилась масса солей, примерно равная их запасам в современном океане.
К этой же проблеме можно подойти несколько иначе. Как подсчитали К. Берленн [Веиг1еп, 1956] и А. Фишер [Fischer, 1964] общее количество солей, отложенное на континентах Земли в пермское время, оценивается величиной 1 х 1015 т; это же количество можно получить из современной океанической воды, уменьшив соленость океана всего на 0.07% и 0.7%о.
Очевидно, что несоответствие между количеством солей в солеродных бассейнах Мира и составом океанических вод представляется явлением кажущимся, не соответствующим ре
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.