Соляные породы

К этой группе принадлежат породы, возникшие хемогенным путем из ионных растворов геохимически подвижных компонентов. Они образуются в результате отложения солей из концентрированных растворов – рассолов. Основной фактор образования таких рассолов – испарение. Поэтому отложившиеся из них ассоциации минералов определяют термином «эвапориты» (продукты выпаривания).

В эту группу входят сульфаты и хлориды кальция, магния, натрия, калия, а также нитраты калия, натрия, карбонаты натрия и бораты. Наиболее распространены сульфаты: гипс, ангидрит, меньшее распространение имеют хлориды, главным образом галит. Сравнительно редко встречаются полигалит и другие соли калия.

По данным Ф. Петтиджона в эвапоритах установлено порядка 80 минералов. Из них только 29 встречаются часто: 11 карбонатов, 12 сульфатов, 6 хлоридов. Наиболее характерными являются гипс CaSO4·2H2O, ангидрит CaSO4, галит NaCl, сильвин KCl, карналлит KMgCl2·6H2O, бишофит MgCl2·6H2O, кизерит  MgSO4·H2O, эпсомит MgSO4·7H2O, глауберит Na2Ca[SO4]2, сода Na2(H2O)10[CO2].

Эвапориты образуются в водных бассейнах с высокой концентрацией солей, достаточной для осаждения высокоподвижных сульфатов, хлоридов натрия, калия, кальция, магния, называемых солеродными.

Такими бассейнами могут быть:

  • морские водоемы в зонах жаркого аридного климата, имеющие затрудненную, либо периодически прерывающуюся связь с Мировым океаном.
  • осолоняющиеся лагуны;
  • озерно-континентальные бессточные бассейны, среди которых обычно выделяют: крупные озера (Большое соленое озеро в США, оз. Балхаш);
  • плоские понижения в аридных пустынных районах, занятые засолоненными болотами, или с мелководными, пересыхающими болотами. В иностранной литературе они называются себхи или шотты. Такие соленосные плоские понижения развиты на Аравийском полуострове. Они могут располагаться на морских побережьях и подпитываться солеными растворами за счет капиллярного подъема морской воды.

Соленосные отложения известны в полупустынных, пустынных районах на участках, где за счет подтягивания грунтовых вод по капиллярам и испарения могут формироваться солончаки, образовываться выцветы, выпоты на поверхности горных пород (процессы инсоляции).

Механизм образования эвапоритов отчетливо проявлен в закономерностях строения соленосных толщ. Очень часто залежи солей подстилаются карбонатными породами. Примером закономерного размещения пород различного состава в соленосных отложениях является разрез продуктивного комплекса, крупнейшего месторождения калийных солей – Соликамского. Базальная часть разреза представлена известково-глинистой толщей артинского яруса ранней перми. Выше располагается глинисто-ангидритовая толща мощностью 380 м. Затем следует серия пластов серой каменой соли – галита, имеющая мощностью 250-400 м. Выше располагается толща чередования слоев сильвина и галита мощностью 12-56 м. она сменяется пачкой карналлита мощностью 10-20 м с частичным замещением карналлита сильвином. Покровная каменная соль, галит, слагает пласт мощностью от 1 до 70 м. Вся соленосная толща перекрыта переходным комплексом чередования глин, мергелей, каменой соли.

Как показали исследования Я. Г. Вант-Гоффа, И. С. Курнакова, закономерности осаждения солей из раствора сложны и зависят от состава раствора, его концентрации и температуры воды. Последовательность отложения минералов в соленосных толщах отвечает четырем стадиям развития солеродного бассейна:

  1. карбонатная (карбонаты Ca и Mg);
  2. сульфатная (гипс, ангидрит);
  3. хлоридная, приводящая к массовому осаждению галита;
  4. калийно-магнезиальная с отложением кизерита, карналлита, полигалита.

Обычно минеральные образования в составе соленсоных толщ залегают в виде переслаивающихся пластов, слоев, образуя единую парагенетическую ассоциацию. Но есть еще одна форма залегания соленосных отложений – это соляные купола, широко развитые в Предуральском прогибе и в Прикаспийской низменности. Известное Соль-Илецкое месторождение каменной соли в Соль-Илецком районе Оренбургской области связано с крупной солянокупольной структурой. Считается, что соль при погружении на глубину и при возрастании давления делается пластичной и поднимается в виде купола, приподнимая вышележащие породы.

Месторождения эвапоритов встречаются в отложениях многих стратиграфических подразделений: в отложениях кембрия, девона, перми, юры, палеогена и неогена. В Приуралье крупные соленосно-гипсоносные месторождения известны в отложениях пермской системы, в Восточной Сибири – в отложениях кембрия, в Средней Азии – в юрских толщах, на Украине и в Белоруссии – в осадках девонской системы.

По минеральному составу наиболее распространены месторождения каменной соли, месторождения калийных солей встречаются реже.

А. А. Годовиков обратил внимание на связь галогенеза с эволюцией атмосферы в ходе геологической истории. По мере эволюции в составе атмосферы увеличилось содержание кислорода, что способствовало возрастанию роли окислительных процессов , приводящих к образованию сульфатов, высших окислов серы в корах выветривания и зонах окисления. Это обстоятельство отразилось на увеличении значения сульфатов в эвапоритах молодых толщ, по сравнению с древними. Крупные залежи каменой соли известны уже в докембрии, а залежи ангидрита имеют возраст порядка 900 млн. лет. Допускается участие в образовании солей глубинных эндогенных вод, что более вероятно на ранних стадиях развития земной коры.

Условия древнего и современного галогенеза резко различны. В современную эпоху соленосные отложения накапливаются чаще всего в озерах, заливах, лагунах. В прошлые эпохи они были связаны с разнообразными водами морского генезиса. Среди современных солеродных бассейнов наибольшее значение имеют морские заливы, лагуны, соединенные с морем постоянно действующими проливами, а также морские озера, развившиеся из лагун и отшнурованные от моря перемычками.

Примером морского осолоненного залива является залив Каспийского моря, Кара-Богаз-Гол. Вода, поступающая из моря в залив, веером растекается по поверхности рапы и вовлекается в общее круговое течение с постепенно уменьшающейся скоростью. По пути движения в поверхностном потоке концентрация солей в рассоле возрастает, в результате чего данное течение транспортирует рассол и доставляет его во впадины дна центральной части залива. В акватории залива поверхностные рассолы распределяются по трем зонам: смешения, центральной, прибрежной. В зоне смешения морская вода разбавляет насыщенные рассолы. Этой зоне соответствуют карбонатно-гипсовые осадки (кальцит, гипс, глауберит, астраханит, мирабалит). В прибрежной зоне (галитовая) преобладает галит, а также осаждается эпсомит.

Процесс образования солей сложный. Он включает дифференциацию рассолов, вертикальное расслоение рапы, устойчивость режима течения воды, несимметричную зональность соленосных отложений.

Солеродные бассейны прошлого обычно располагались во впадинах конечного стока в аридной климатической зоне, отделяясь от основной морской или океанической акватории промежуточным морским бассейном, где морская вод сгущалась и метаморфизовалась. В последнее время установлена связь галогенеза с процессами образования рифтов, рифтовых зон (трансформные границы литосферных плит). Галогенные накопления рифтов отличаются значительной мощностью (до 4-6 км рифт Красного моря), переходом от терригенных образований в нижней части к галогенным и карбонатным морским в кровле эвапоритовых толщ. В галогенных рифтовых образованиях отмечаются повышенные концентрации Fe, Mn, Zn, Pb, Cu, Ag.