Происхождение солей, диапиров и рассолов Мертвого моря
Отыщи всему начало, и ты многое поймешь.
К.Прутков
Г.А.Беленицкая,
доктор геолого-минералогических наук
Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им.А.П.Карпинского Санкт-Петербург
Мертвое море — уникальный природный рассольно-соляной объект, локализованный в пределах глубочайшего (до 8—10 км) грабена, в самой низкой точке суши. Высокая насыщенность солями, рассолами, а возможно, и углеводородами, солянокупольное строение, рекордный по глубине надсолевой рассольный водоем, сейсмотектоническая и флюидодинамичес-кая напряженность недр обсуждаются в первой статье цикла «Мертвое море: соли, рассолы, мифы» [1]. Именно эти особенности должны стать ключевыми при рассмотрении природы соленос-ности Мертвого моря. В этой проблеме можно выделить два аспекта: генезис знаменитых поверхностных рассолов самого Мертвого моря-озера и происхождение вмещающей их соляной чаши. В литературе чаще обсуждается первый вопрос, но мы начнем со второго.
Соли грабена Мертвого моря
В процессе образования каменной соли, таком, казалось бы, простом и ясном, еще очень много остается спорного.
М.А.Жарков
Поверхностные воды или рассольно-соляные инъекции? Главные и наиболее спорные вопросы в происхождении солей — доминирующие источники и механизмы их накопления. Разрабатываются две основные альтернативные группы гипотез: эвапоритовые (климатические) и инъекцион-но-осадочные (аклиматические) (табл.1). Согласно эвапоритовым (ныне наиболее распространенным во всем мире), основной источник солей — поверхностные (преимущественно морские) воды Земли, а главный механизм накопления — естественное (солнечное) выпаривание,
© Беленицкая Г.А., 2013
обусловленное сухим и жарким климатом. Появление целого ряда модификаций эвапоритовых гипотез (см. табл.1) вызвано сложностью, а порой и невозможностью адекватно объяснить многие особенности соленосных толщ.
Гипотезы инъекционно-осадочной группы, не отрицая участия эвапоритовых процессов, обосновывают определяющий вклад в масштабное соленакопление восходящих разгрузок в се-диментационные бассейны. По эксгаляционно-осадочной гипотезе (ее сторонники — Л.М.Бири-на, В.И.Созанский, В.П.Порфирьев, Н.М.Джино-ридзе, С.Д.Гемп, А.Ф.Горбов, В.И.Раевский и др.) — это «собственно эндогенные» мантийно-магмато-генные рассолы. По регенерационной, или рецик-линговой (которую я поддерживаю и разрабатываю), — ремобилизованные на глубине более древние рассольно-соляные массы [2]. Преобладание в составе восходящих разгрузок либо рассолов, либо соляных масс определяет как способ поступления в седиментационные бассейны, так и характер накопления в них солей. Для рассолов это — химическое взаимодействие, для соляных масс — внедрение и растекание (табл.2).
Применительно к соляным толщам Мертвого моря обычно рассматриваются лишь эвапорито-вые гипотезы. Источником солей считаются поверхностные воды палеореки Иордан или Средиземного палеоморя, временно проникавшие в плиоцене по окольному проливу во впадину Мертвого моря (рис.1). Возможность участия в со-ленакоплении каких-либо глубинных поступлений рассолов и солей в известной мне литературе не обсуждалась.
Возражения против «речной» версии вызывает главным образом состав речных вод, резко отличающийся от потенциально солеродных [1, табл.]: их пресноводность, гидрохимический тип, состав макро- и микрокомпонентов (в частности, ничтожные содержания K и Br, которыми уникально
Таблица 1
Основные модели галогенеза
Группы моделей Эвапоритовые Инъекционно-осадочные
Типы моделей мелководнобассейновые: -баровая; -подготовительных бассейнов; -шельфов сатурации; -расслоенных рассолов; -многократных осушений; -сэбхи; -сухого озера глубоководнобассейновые: -глубокого бассейна; -глубокого перенасыщенного бассейна регенерационная: -рассольно-осадочная; -аллохтонная эксгаляционно-осадочная
Основные источники галогенного вещества природные поверхностные воды (морские, озерные, речные) глубинно-коровая ремобилизация рассольно-соляных масс мантийно-магматогенные рассолы
Векторы поступления сублатеральный приток восходящая глубинная разгрузка
Ведущие процессы и факторы кристаллизации* кристаллизация в результате испарения, иногда вымораживания кристаллизация в результате химического взаимодействия, изменения температуры (при смешении рассолов с бассейновыми водами)
Причины кристаллизации удаление растворителя высаливание, кристаллизация менее растворимых соединений — химический барьер; снижение растворимости — температурный барьер
* По аллохтонной (галокинетической) модели ведущий процесс соленакопления — восходящее перемещение соляных масс и их растекание на новых седиментационных уровнях.
Таблица 2
Типы очагов разгрузки рассольно-соляных масс и характер соленакопления
Участники разгрузки Очаги разгрузки Тип разгрузки Характер соленакопления
Рассолы, преимущественно С1-Ш-Са, С1-Са и С1-]^-Са, высокоминерализованные, с характерным комплексом галофильных микрокомпонентов, часто ^-содержащие, сопряженные жидкие углеводороды и газы восходящие источники, высачивания, рассольные озера и др. излияние, истечение, фонтанирование хемогенное — рассольно-осадочное (неоавтохтонное)
Углеводородно-рассольно-соляные массы галовулканы (углеводородно-рассольно-соляные) извержение (амагматическое) эксплозивное (взрывное), истечение эксплозивно-осадочное в сочетании с хемогенным и аллохтонным
Соляные массы диапиры, аллохтонные покровы, соляные глетчеры выдавливание, излияние, растекание галокинетическое — аллохтонное
обогащены рассолы Мертвого моря), а также обилие приносимой водой терригенной взвеси, существенно превышающей количество растворенных солей, и др. Возражения весьма серьезные, так что эта версия в настоящее время почти не рассматривается.
Критика «морской» версии неоднократно приводилась при обсуждении общих проблем солена-копления. Главные возражения касались наблюдаемых структурно-вещественных и пространственных особенностей реальных соляных толщ
и тех, которые должны возникнуть при солнечном выпаривании морских вод. Весомость этих возражений применительно к соляным толщам Мертвого моря повышается «фокусированным» характером накопления при отсутствии вне грабена отложений, фациально сопряженных с солями, а также незначительным, как и в случае речных вод, содержанием терригенного материала в солях, снос которого неизбежно должен происходить за счет высочайшей интенсивности эрозии крутых высоких бортов. Особого внимания заслу-
«.■о? Конгломераты
Галит, карбонаты, ^ сульфаты,
обломочные осадки
35°
Рис. 1. Литолого-фациальная схема Левантского региона для позднего плиоцена — раннего плейстоцена. Прослеживается предполагаемый путь проникновения морских вод Средиземного моря во впадину Мертвого моря — в Лагуну Седом [3].
живает вопрос образования солянокупольных структур из пластовых солей без наличия над ними сколько-нибудь мощного осадочного перекрытия и при недостаточной площади распространения солей, которые смогли бы сформировать эти поднятия. К тому же весьма проблематично само многократное преодоление морскими водами длинного окольного пути вдоль узких новообразованных тектонических расселин.
Попробуем оценить возможность использования регенерационной гипотезы. В нашем случае наиболее удачной представляется ее аллохтонная разновидность, по которой ведущую роль в накоплении солей грабена Мертвого моря играл переток более древних рассольно-соляных масс (ранее заключенных в мезозойских складчатых системах Северо-Синайско-Пальмирской зоны) в сформированную в позднем плиоцене тектоническую щель (рис.2).
Основанием для такого заключения послужили три группы фактов. Во-первых, морфология соляного тела — неправильно штокообразная уже во время его возникновения, резко отличающаяся от обычных пластовых седиментацион-ных структур.
Рис. 2. Формирование очага соляной разгрузки. Эволюция Левантской сдвиговой зоны, образование тектонической щели Мертвого моря и внедрение в нее аллохтонных соляных масс, составлено Беленицкой. Геодинамическая основа модифицирована по [4]. 1 — антиклинальные поднятия мезозойских солей Северо-Синайской зоны (а — в проекции на план, б — в палеоразрезе); 2 — аллохтонные соляные массы, инъецированные в щель растяжения Мертвого моря; 3 — направление внедрения; 4 — осадочные комплексы, перекрывающие мезозойские соляные толщи; 5 — основные направления перемещения тектонических блоков.
Рис. 3. Пальмирский соленосный бассейн (Пальмирская гряда, к востоку от Левантской зоны). Вверху — геологическая карта, внизу — разрез по линии A—Б. Моделировано по [5, 6]. 1 —6 — надсолевые отложения; 7 — соли и диапиры; 8 — углы падения; 9 — оси антиклиналей; 10 — оси синклиналей; 11 — тектонические нарушения.
Во-вторых, наличие в плиоцене на контакте с грабеном источника солей для перетока — мезозойских соляных толщ. Мощные (более 3 км) скопления верхнетриасовых (возможно, верхнеюрских) солей широко распространены в пределах Пальмирской структуры — северо-восточной ветви ранее единой Северо-Синайско-Пальмир-ской палеорифтогенной зоны (рис.3) [5—7]. О вероятной соленосности Северо-Синайской ветви (былого продолжения Пальмирской) свидетельствуют многие геологические показатели, прежде всего палеотектоническое, палеогеографическое и формационное единство этих структур в мезозое. Но при этом по простиранию Пальмирской зоны не отмечается выклинивания соленосных толщ в юго-западном направлении (в сторону сдвига). В современных приповерхностных разрезах триасово-юрских комплексов Северо-Си-найской зоны преобладают гипсы и доломиты
[6, 8], аналогичные развитым в Пальмирской зоне, — закономерные и наиболее устойчивые члены соленосных сообществ. Вдоль тектонических нарушений, секущих верхнемеловые и эоценовые породы Северо-Синайской структуры вне грабена Мертвого моря, широко распространены новообразованные компоненты соляного (галофильно-го) сообщества [9, 10].
Наличие солей в мезозойских отложениях Се-веро-Синайской зоны (а возможно, и в опущенном блоке грабена Мертвого моря) подтвер
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.