Литология. Кн.1 - Фролов В.Т.
ISBN 5-211-02865-1
Скачать (прямая ссылка):
Полезно вернуться к начальным процессам стягивания кремнезема и более детально рассмотреть химизм конкрециеобразования, при котором совершаются довольно сложные минеральные изменения. Они начинаются с растворения биогенного опала и других форм кремнезема, поскольку иловые воды, сначала не отличаясь от морских, резко ненасы-щены кремнеземом относительно всех его форм. В верхнем слое осадка мощностью до нескольких десятков сантиметров создается резкий градиент концентрации кремнекислоты — от 1-5 до 50-60 мг/л. Последняя
реции в писчем мелу (гора Кременец у г. Изюма на р. Северском Донце)
рыи становится химически подвижным, скелетные остатки и даже кварцевые зерна рас-
концентрация ниже растворимости биогенного опала (и он продолжает растворяться), но выше растворимости неорганических опалов и кристаллических форм, что и приводит к выпадению из раствора халцедона и кристобалита, а это в свою очередь провоцирует дальнейшее растворение и преобразование более ранних форм.
В зависимости от динамики процессов и концентрации одновременно могут образовываться разные (аморфные и кристаллические) формы, а под влиянием состава примесей и состава вмещающего осадка и растворов преобразования идут несколько разными путями. Так, если мало чужеродных ионов, аморфный опал преобразуется в опал-кристобалит (опал-С, или опал-К), который при повышении температуры и давления переходит в кристобалит и далее в кварц. Если чужеродных ионов много — между первой стадией (аморфным опалом или опалом-А) и опалом-К образуется промежуточная фаза — опал-СТ, или опал-КТ, т.е. опал-кристобалит-тридимит (Laurent, Scheere, 1971). Чужеродные ионы — катионы щелочных металлов и другие — могут входить в структуру кристобалита и тридимита и препятствовать образованию кварца, т.е. задерживать преобразование метастабильных форм.
Второй путь — непосредственно осаждение из иловых вод халцедона или кварца— идет при низких концентрациях SiO2 в растворе (вероятно, ниже растворимости опала-КТ (Harder, 1971; Kastner, Keene, Giesks, 1977) вследствие низкой кинетики процесса. Возможно, этим следует объяснить преимущественно кварц-халцедоновый состав кремней в известняках и известковых илах, тогда как в одновозрастных или даже более древних кремневых и глинистых илах они опал-кристобали-товые (Lancelot, 1973). Однако, не отрицая прямое осаждение халцедона-кварца из раствора, некоторые минералоги (Wise, Weaver, 1974) предполагают, что и в карбонатных илах могла кратковременно существовать кристобалитовая фаза. Эта возможность частично подтверждается экспериментальными данными (Kastner, Keene, Gieskes, 1977) о возрастании скорости трансформации опала-А в опал-КТ (леписферы) в ряду осадков: глинистые — кремневые — карбонатные. Ю.Г. Волохин (1985), у которого взят приведенный детальный анализ превращений кремнезема, считает, что переход биогенного опала в названные мета-стабильные фазы осуществляется растворением и химическим осаждением. При этом происходит миграция кремнезема на расстояние до нескольких метров.
Неясна роль коллоидов при сингенезе и диагенезе, и некоторыми минералогами она отрицается, так как иловые воды недонасыщены по отношению к аморфному кремнезему. Однако экспериментально (Kastner, Keene, Gieskes, 1977) глобули были получены в растворе с концентрацией ниже растворимости биогенного опала. СаСОз, повышающая щелочность, и гидроокись магния, притягивающая силанольные группы и служащая затравкой глобуль, стимулируют процесс их образования, а глинистые минералы, поглощающие из раствора магний, замедляют. О возможности выпадения коллоидных форм кремнезема в илах свидетельствует присутствие в растворе коллоидов в количестве 20-25% (Бруевич, 1953). Хотя в ненасыщенных растворах коллоидная форма имеет тенденцию к деполимеризации, при повышении концент-
рации в присутствии заряженных частиц гидроокиси магния и других^, происходит коагуляция и возникают глобули и другие колломорфные образования с признаками конденсации и сокращения объема (трещины синерезиса, сморщивание и т.д.). Помимо извести и магния катализаторами конкрециеобразования служат органическое вещество, бактерии, в частности микроплазмоидные организмы, одновременно являющиеся ингибиторами раскристаллизации кремнезема (Сеньковский, 1977).
Повышение температуры в катагенезе (Мицюк, Горогоцкая, 1980; Хардер, 1965) ускоряет процессы трансформации опала. В нейтральной среде при давлении 100 атм и 25°С в кварц переходит 95% опала за 108 лет, при 500C — за 107, а при 1000C — только за 5 • 10 лет. Рост давления и щелочности ускоряет превращения. Зависимость скорости трансформации кремнезема от температуры и давления определяет разное время перехода биогенного опала в кристобалит и кристобалита в кварц в геосинклинальных и платформенных условиях. На Сахалине, Камчатке и Курильских островах кристобалитовые кремни исчезают уже в середине миоцена и переходят в халцедон-кварцевые, а на Русской платформе этот переход начинается лишь в альбе. Прогрессивно возрастает и средний диаметр кварцевых зерен от 300 Я в неогене до 1500 X в мезозое (Laurent, Scheere, 1971) и происходит это путем растворения мелких кристаллов и роста более крупных.
