Происхождение осадочных горных пород (стр. 4 из 6)
Граница 0,0001 мм (или 0,0002 мм) также естественна, так как отмечает верхний предел коллоидных растворов, не подчиняющихся силе тяжести, имеющих один заряд для всех частиц, снятие которых вызывает коагуляцию коллоидного раствора и осаждение. Это и предел разрешения светового микроскопа, так как размер коллоидальных частиц меньше половины длины световой волны.
Некоторое гидродинамическое обоснование границы в 10 мм приводит Л.Б. Рухин (1969), что и позволяет принять ее за раздел гравия и галек. Верхний предел галек (10 см) принимается без обоснования, а иногда его отодвигают до 20 см.
Отмеченные естественные, т.е. лежащие в самом объекте, границы все же обосновываются слабо. Это позволяет многим литологам для удобства и простоты пользоваться обычным арифметическим рядом, разбитым более или менее равномерно. Для хемогенных пород такой подход вполне приемлем.
Зернистость осадочных пород характеризуется также степенью равно- или разнозернистости, что для обломочных пород выражается степенью сортировки. Среди разнозернистых выделяется порфировая или порфировидная структура: порода четко делится на две фракции: тонкую, являющуюся фоном, или основной массой, и более крупные вкрапленники, а промежуточные по размеру зерна отсутствуют.
ГЛАВА 3. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД
В становлении осадочной породы решающими являются термодинамические и химические условия зоны осадкообразования. Л.В. Пустовалов (1940), впервые введший понятие, определяет его так: "Поверхностную зону Земли, в которой совершаются процессы, имеющие то или иное непосредственное отношение к образованию осадочных пород, мы называем зоной осадкообразования или осадконакопления". С первого взгляда определение тавтологическое: оно повторяет почти буквально то, что надо определить. Но в действительности оно строго логичное и содержательное, а то, что оно воспринимается как весьма общее и неконкретное, зависит от сложности и разнородности этой оболочки Земли.
В самом деле, процессы образования осадочных пород, сначала в виде их зародышевой формы — осадка, охватывают буквально всю поверхность земли, каждый квадратный сантиметр ее, будь то суша или морское дно. Но, кроме того, они развертываются во всей толще гидросферы ив атмосфере, а также в верхней части литосферы. Осадкообразование на поверхности литосферы начинается на самых высоких вершинах гор, где морозное выветривание и ледниковая экзарация производят огромное количество грубых и тонких частиц, перемещающихся далее силой тяжести по склонам, снежными лавинами, селевыми потоками и реками, а также подземными водами, по пути образующими временные или постоянные накопления. Но процессы осадкообразования продолжаются и в них, и на плоских водоразделах во влажном климате эстафета переходит от физического выветривания к химическому, а также биологическому, пустыни — арена активных процессов осадкообразования как в механической (дюны), так и в химической (соленакопительные водоемы) формах.
В болотах, озерах, лагунах накапливаются тончайшие илистые и органические осадки, а также торфяники — угли, горючие сланцы, сапропели, железные руды, известняки, , на пляже — высокодинамичные крупнозернистые осадки — песчаные и галечно-валунные отложения, россыпи тяжелых минералов. Исключительно разнообразны процессы осадконакопления в морях и океанах, как бы повторяющие континентальные (выветривание, коллювиальные, флювиальные, волновые и тиховодные), а также биогенные (рифы, банки ракушниковые, планктоногенные накопления) и вулканические. И все они совершаются в разнообразных по динамике среды, ее химизму и населенности жизнью обстановках, на разных глубинах и в разных тектонических и климатических режимах. И после того как осадок отложился, в нем не прекращаются процессы осадкообразования, точнее породообразования, — растворение, окисление, восстановление, гидратация, выпадение новых минералов, называемых диагенетическими, а также вывод из осадка снова в морскую воду большого числа элементов и соединений: СО2, NH4, СН4 и других газов, катионов и анионов металлов и металлоидов. Эти процессы в илу и в твердых породах на суше активно протекают до уровня (зеркала) стоячих грунтовых вод, который в горах располагается иногда на глубине 1-1,5 км — такова зона активного просачивания дождевых и талых вод, а с ними перемещаются сверху вниз и в горизонтальном направлении под уклон зеркала грунтовых вод СО2, О2, органические и сильные кислоты и другие агенты выветривания и его продукты.
3.1. Виды зон осадконакопления
Принадлежность всей гидросферы к зоне осадконакопления не вызывает сомнения: в ней совершаются многочисленные и энергичные процессы, имеющие прямое отношение к осадкообразованию — синтез частиц будущих осадков (планктонные организмы и их скелет, кристаллики солей при перенасыщении, коллоиды и т.д.), энергичный транспорт терригенного, вулканогенного, биогенного и иного вещества и гравитационное его осаждение, а также трансформация в результате механического, физического, химического и биологического воздействия на частицы, осадки и породы. Гидросфера, следовательно, участвует в осадкообразовании и вещественно, и энергетически.
Атмосфера принадлежит зоне осадкообразования потому, что в ее нижней части (по крайней мере до высоты 25-30 км, на которой проходят струйные течения со скоростью в многие сотни километров в час, переносящие вулканическую, эоловую и другую пыль) осуществляется перенос твердых, жидких и газовых частиц (энергетический вклад), осуществляется химическое воздействие атмосферы (ее газов, воды).
Зона осадкообразования (рис. 2.), следовательно, геометрически охватывает нижнюю часть атмосферы (25-30 км), всю гидросферу и верхнюю часть литосферы (до уровня стоячих грунтовых вод). Если сравнить ее с биосферой, выделенной В.И. Вернадским (1965), то зона осадкообразования полностью с ней совпадает по границам и составу. Это не случайно, а показывает суть осадочного процесса: он в основном на Земле биологический — по движущим силам и материальному вкладу биосферы. Это делает осадконакопление, как и жизнь на Земле, в основном космическим явлением и процессом. Поэтому осадочный процесс нельзя понять в отрыве от биосферы.
Если более близко рассмотреть зону осадкообразования (30), то обнаруживается резкая контрастность и неоднородность агрегатного состояния вещества (рис. 2.): здесь в равной мере господствуют все три состояния — твердое, жидкое, газовое. Ни в одной зоне Земли нет такого контрастного их соотношения, и уже из этой гетерогенности, точнее гетеротропности, следует ожидать энергичных процессов взаимодействия между этими состояниями вещества. Аккумулирует солнечную энергию в наиболее концентрированном виде прежде всего живое вещество, а затем глинистые и другие осадочные минералы. Благодаря живому веществу, аккумулировавшему огромные запасы солнечной энергии и всегда готовому легко отдать ее, становятся возможным антиэнтропийные процессы на Земле, повышающие уровень организации вещества и запасы его энергии высоких классов. Эта энергия становится причиной глобальных процессов преобразования вещества, круговоротов его, накопления и фракционирования химических элементов, мобилизации, транспортировки компонентов осадков и накопления их, а также глубокого преобразования в сингенезе и диагенезе.
Рис. 2. Зона осадкообразования (1-3 и часть 4) и стратисфера (4):
1 — атмосфера, ее нижняя часть; 2 — подошва зоны осадкообразования в горах; 3 — гидросфера открытая; 4 — осадочный слой Земли — стратисфера (за малым исключением — верхней ее части, попадающей в зону просачивания атмосферных осадков); 5 — гранитно-метаморфический слой земной коры; б — ее базальтовый слой; 7 — граница между гранитно-метаморфическим и базальтовым слоями земной коры.
Лунные приливы и отливы перемещают огромные массы воды и осадков, определяя жизнь в широкой береговой зоне, формируя особый генетический тип — приливные отложения, перемешивая и снабжая кислородом толщу воды до 1,5 км.
Помимо космических в седиментогенезе проявляются и земные, теллурические виды энергии: гравитационная, или сила земного притяжения, внутриземное тепло как в виде теплового потока, так и в аккумулированном состоянии — в эндогенных минералах, энергия радиоактивного распада и энергия химических реакций. В частности, последний вид энергии проявляется при выветривании, минералообразование которого в основном экзотермическое, т.е. идущее с выделением тепла. Тепловой поток на Земле распределен неравномерно, и там, где он значителен, идут более энергично процессы преобразования осадочных пород и их метаморфизация. В конце концов на той или иной глубине (10-25 км) осадочные породы "исчезают", т.е. превращаются в метаморфические или магматические. Гравитация в зоне осадкообразования проявляется как непосредственно в гравитационном перемещении материала (обвалы, осыпи, оползни и т.д.), так и косвенно — через движение флюидов, особенно воды под уклон, перемещающей огромные массы материала. Гравитация действует и в атмосфере — осаждение эоловой и вулканической пыли, — ив водоемах — осаждение взвесей, планктонного, вулканического и космического материала и образование осадков.