Глава 12. Научное и практическое значение пещеры
Как известно, пещеры представляют собой исключительно информативные
полигоны для геологических, гидрогеологических и т.д. исследований. В отличие от
скважин и обнажений они позволяют производить наблюдения в гораздо больших
масштабах, при этом - в объемном измерении, а не в точке (скважина) или на
плоскости (обнажение). Площадные лабиринты типа Золушки делают возможным не
только уточнение локальных особенностей геологической среды, но и содействуют
решению научных проблем регионального характера. Самостоятельную ценность
представляют также многочисленные содержательно-тематические вопросы и
проблемы, проявляющиеся в процессе исследований. Остановимся подробнее на
некоторых из них.
12.1. Проблема геохимии Fe и Mn в карстовых полостях
Железо и марганец - элементы-спутники - не являются редкостью в карстовых
полостях и пещерах. Скорее наоборот: трудно найти элементы, кроме входящих в
состав карстующихся пород, которые были бы столь характерными для них. Как
правило, Fe и Mn находятся в пещерах в виде оксидов. Они окрашивают стены
полостей, натечные образования в желтые, красноватые тона, образуют черные
пленки на поверхности известняков. Рыхлый заполнитель пустот в известняках
часто обогащен железом до состояния железной руды. Железо - важный компонент
нерастворимого остатка известняков, предопределяющий красноватый цвет почв на
карбонатных породах (терра росса). Темно-коричневые, черные, бурые массы вадов
- оксидов марганца, также часто заполняют трещины и пустоты в известняках.
Нередко окислы Fe и Mn образуют прослои в толщах водно-механических осадков, а
подземный аллювий покрыт желтой пленкой железистых окислов. Минеральные
формы и агрегаты Fe и Mn в пещерах довольно разнообразны. Вопросам железо-
марганцевых образований в пещерах посвящена довольно значительная литера
тура.
Тем не менее, гидроксиды Fe и Mn, обнаруженные в Золушке, представляют
особый интерес. В главе 8 описаны их формы, состав и образование. В данной главе
автор хотел бы обратить внимание на иные аспекты проблемы.
Гидроксиды Mn как техногенное месторождение
1
Расчеты показывают, что на изученной площади лабиринта за короткое время
седиментировало по меньшей мере несколько сотен тонн гидроксидов Mn. Механизм
формирования гидроксидов и их приуроченность к эвапоритовым породам позво
ляют поставить вопрос о новом типе рудных месторождений (рудопроявлений) Mn.
По кларку концентрации марганца (КК = 63) пещерные гидроксиды являются богатой
марганцевой рудой.
Установлено, что подавляющее количество мосторождений марганцевых руд
относится к осадочным морским, подразделяемым в зависимости от источника
рудоносных растворов на собственно осадочные и вулканогенно-осадочные
1
В данном случае термин месторождение употреблен в логическом смысле, как место образования
рудных концентраций того или иного элемента. С точки зрения запасов рудного сырья золушкинское
месторождение следует называть рудопроявлением.
305
(Чайковский и др., 1972). Марганцевые руды накапливаются также в коре
выветривания, и в этом случае их относят к вторичным образованиям. Карстовые
скопления марганца в Золушке являются вторичными.
С учетом выявленного сульфатно-карстового типа марганцеворудных место
рождений, их классификация, предложенная вышеупомянутыми авторами, приобре
тает следующий вид:
Первичные месторождения
А. Осадочные
1. Морские
а) собственно осадочные
б) вулканогенно-осадочные
2. Континентальные
а) озерно-болотные
Б. Постмагматические (гидротермальные)
а) контактово-метасоматические
б) жильные
Вторичные месторождения
В. Выветривания (остаточные)
а) марганцевые шляпы
б) инфильтрационные
в) карстовые (карстово-
пещерные)
Г. Метаморфизованные
а) слабометаморфиризованные
б) сильнометаморфизованные
Следует также дополнить перечень разновидностей марганцевых руд
гидрооксидными рудами:
Первичные руды
а) оксидные
б) гидрооксидные
в) окисно-карбонатные
г) карбонатные
д) гидросиликатные
е) карбонатно-гидросиликатные
Вторичные руды
1. Измененные гипергеными процессами
а) окисленные
б) полуокисленные
2. Измененные в зоне метаморфизма
а) окисные
б) карбонатные
в) силикатные
Фациальные условия марганцеворудного процесса - морские, прибрежно-
морские, лагунные, континентальные, озерные, равнинные, аллювиальные и другие
могут быть дополнены пещерными.
Особенностью описанного карстового месторождения является его молодой,
голоценовый возраст и то, что формирование руд связано с техногенным фактором.
Однако чисто техногенным его считать нельзя, поскольку сам марганцеворудный
процесс протекает по известным в природе законам, под контролем соответст
вующих геохимических условий и закономерностей, Более того, не исключаются
естественные варианты подобного железо-марганцевого рудогенеза, о чем
свидетельствуют находки в гипсовых пещерах Атлантида и Оптимистическая
(Климчук, Рогожников, 1982). Речь идет о слое черного сажистого порошка (5-8 см),
обнаруженного в разрезе шурфа пещеры Атлантида, а также черных и оранжевых
пятнах и пленках, обнаруживаемых в других гипсовых пещерах Подолии.
1
Поэтому,
1
Железо-марганцевые отложения (проявления) в этих пещерах, по всей видимости, связаны с этапом
естественного гидравлического вскрытия карстового водоносного горизонта в гипсах и его переходом
из фреатического состояния в вадозно-аэрируемое. В этом смысле они могут являться естественными
стратиграфическими маркерами, указывающими на смену гидрогеологического режима в пещерах и
иметь, поэтому, большое значении при проведении спелеогенетических реконструкций.
306
правильнее, на наш взгляд, относить золушкинское месторождение к вторичным,
гипергенным, а не выделять в особый техногенный тип.
Следуя логике всестороннего анализа факта обнаружения марганцеворудного
проявления в гипсовой пещере, а также возможное обнаружение гидрооксидов в
других карстовых полостях, район развития эвапоритовой формации Прикарпатья
следует считать потенциально марганцеворудным. Представляет интерес, в
данном случае, также факт, что марганецсодержащей формацией является толща
осадочных глинистых (морских) образований, а марганцеворудной - залегающие под
ней гипсы эвапоритовой формации.
Анализируя вопрос о марганценосности различных формаций В. К Чайковский,
В. П. Рахманов, Ю. Л. Ходак (1972) выделяют следующие марганценосные формации:
1) кварцево-песчано-глинистые формации; 2) карбонатные формации в составе
известняково-доломитовых формаций в геосинклинальных зонах; 3) джеспилитовые
формации; 4) вулканогенно-осадочные формации; 5) различные формации с нало
женным оруденением. При таком разделении описанное карстовое месторождение
относится к формации с наложенным орудением.
Следует отметить, что марганцевые бернесситовые руды пещеры Золушка от
личаются своеобразием текстуры: в отличие от характерных оолитовых, желвако-
вых, пизолитовых, корковых, конкреционных и т.д. текстур они образуют сложный
текстурно-морфологический комплекс в виде пленок, сталактитов, слоев,
порошков и т.д.
Марганец в пещере образует выраженную парагенетическую ассоциацию с
рядом других элементов (Ni, Со, Cu, Zn, Mo), содержание которых в железо-
марганцевых скоплениях значительно превышает кларк их концентрации в горных
породах. Кларк концентрации молибдена составляет 260, и по этому показателю
отложения бернессита являются бедной молибденовой рудой. Содержание никеля в
отложениях достигает 0,7% (КК=120), что также позволяет отнести месторождение в
разряд рудных по никелю.
Проблема форм нахождения гидрооксидов Fe и Mn
Как показано в главе 8, многие формы нахождения гидрооксидов в пещере
(сталактиты, сталагмиты и т.д.) весьма своеобразны, а в случае железо-гидро-
оксидных сталагмитов уникальны. Механизм формирования агрегатов неясен.
Необходимы тщательные минералогические и микробиологические исследования,
которые, возможно, принесут настоящие открытия.
Океанический характер гидрооксидов
Минералогические исследования показали, что описанные пещерные гидро
оксиды железа, и особенно, марганца, по особенностям своего минерального соста
ва более близки к океаническим, чем к континентальным, образованиям. В Fe-Mn
корках и конкрециях океана основными марганцевыми минералами также являются
асболан-бузерит и бернессит. Как и в железо-марганцевых осадках Золушки, в них
наблюдаются повышенные концентрации Ni, Со, Cu, Zn, V и других микроэлементов.
Сами конкреции и им подобные агрегаты обладают зонально-концентрическим
строением.
По нашему мнению, представляет значительный интерес сравнительное
изучение условий образования гидрогенных железо-марганцевых осадков пелаги
ческой зоны океанов, а также дна морских акваторий с Fe-Mn образованиями
пещеры.
307
12.2. Проблемы палеокарста и палеогеографии региона
Как отмечалось в главе 4, гипсы содержат литологически чужеродные
образования - карбонатные кулисы. Если кулисы - «слепки» первичных трещин, то
это указывает на их закарстование на самом раннем этапе. Проблема эта тесно
переплетается с другой важной проблемой региональной палеогеографии -
существовал ли после отложения гипсов кратковременный континентальный
перерыв? Проблемность данного вопроса уже отмечалась нами в предыдущей
главе. В настоящем - обзорном разделе представлены факты, которые, возможно,
окажутся полезными для решения важных проблемных вопросов палеогеографии
региона, в том числе, наличия или отсутствия доратинского палеокарста.
Между гипсами и известняками в пределах распространения эвапоритовой
формации в западно-украинском регионе существуют разные пространственные
соотношения. Л. Н. Кудрин (1955) различает в составе среднебаденской эвапори-
товой формации 3 одновозрастные фации, замещающие одна другую по
простиранию: гипсо-ангидритовую (фация осолоненных заливов); 2 - карбонатную
(ратинские известняки - фация слабоопресненных лагун); 3 - песчаную (пески и
песчаники - фация верхней части сублиторали). Действительно, известняки, относи
мые Л. К. Кудриным к хемогенным образованиям, занимают обширный ареал к северу
от границы распространения гипсов, замещая их фациально. В отдельных случаях
(например, в районе Львова), мощность известняков достигает 10 и более м.
В то же время, в пределах всей платформенной части ареала сульфатных
пород гипсы также перекрыты маломощным (до 1 м) слоем известняков, также
относимых к ратинским (в т.ч. в районе пещеры Золушка). В ряде случаев (особенно,
в районах серных месторождений Предкарпатья) известняки также залегают над
гипсами, однако имеют значительную (10-15 м и более) мощность. Выяснилось, что в
последнем случае резкое увеличение карбонатной фации связано с метасо-
матическим преобразованием гипсов в специфических условиях. Несомненная
метасоматическая природа известняков серных месторождений позволила предпо
ложить, что известняки образовались за счет замещения гипсов в пределах если не
всего региона, то, по крайней мере, его обширных частей.
Более поздние (70-80-годы) исследования позволили установить, что среди
известняков следует различать две главные разновидности: собственно ратинские
известняки (термин Ломницкого, введенный им в 1897 году) и метасоматические
известняки.
Первые имеют характерное седиментогенное происхождение - хемогенный
осадок мелководных осолоненных лагун. На седиментогенное образование извест
няков указывают обширность ареала их распространения, находки фауны (правда,
весьма редкие), а также характер изотопов углерода и кислорода (Сребродольский,
1994, Peryt T., 1994). Литологическая изменчивость осадка, а также наличие в нем
фауны позволяет приурочивать часть ареала ратинских известняков к приливно-
отливной зоне бассейна. Собственно ратинские (морские) известняки на большей
части территории (за исключением северо-восточной ее части) маломощны и
покрывают гипсы «бронирующим» слоем.
Вторые - метасоматические - известняки имеют вторичную (гипергенную,
карстогенную) природу и возникли путем преобразования гипсов. На вторичный
характер пород указывают особенности их взаимоотношения с гипсами (наличие
литологических взаимопереходов), наличие псевдоморфоз по гипсу, невыдержанная
мощность, а также изотопные данные. Метасоматические известняки имеют в регио
не широкое, но не повсеместное (?), как ратинские, распространение. В ряде
308
случаев, процесс метасоматоза гипсов сопровождался выделением самородной
серы и осернением новообразующихся известняков. С такими участками связаны
серные месторождения. Роль карста в формировании серных месторождений
региона рассматривается А. Б. Климчуком (2006) в обобщающей более ранние
работы публикации.
В северо-западной части эвапоритового ареала в разрезах среднебадеской
толщи можно наблюдать все три литологические составляющие сульфатно-
карбонатного разреза (сверху вниз: ратинские известняки, метасоматические
известняки, гипсы) или их укороченно-производные варианты. Район пещеры
Золушка характеризуется, как уже неоднократно упоминалось, более простой
ситуацией: гипсовая толща покрыта маломощным (0.5-0.8 м) слоем
исключительно (?) морских (ратинских) известняков.
Тем не менее, в пределах пещерного поля имеются участки, где наблюдаются
своеобразные «раздувы» надгипсовых известняков. Один из них располагается в
привходовом районе пещеры. Раздув в нижней части слоя внешне почти неотличим
от верхней, однако менее плитчат и более массивен (рис. 12.1, А,Б). Локальный
характер и отсутствие выраженной плитчатости-слоистости могли бы указывать на
его метасоматическую природу.
Рис. 12.1. Раздув основания ратинских известняков в Привходовом
районе пещеры (стрелка указывает на контакт гипсов с карбонатной массой):
А - левая часть, Б - правая часть (фото В. Андрейчука)
Если литологическая (литолого-фациальная) картина распространения
хемогенных фаций среднего бадения в последние десятилетия более-менее
прояснилась, то вопрос о трансгрессивной или эвапоритово-регрессивной природе
покрывающих гипсы ратинских известняков остается во многом дискуссионным.
Ранее считалось, что ратинские известняки являются хемогенной карбонатной
фацией, согласно завершающей эвапоритовый цикл (последний этап эволюции
солеродного бассейна), что в принципе (хотя и не обязательно) предполагает
отсутствие перерыва в осадконакоплении. В настоящее время большинство
исследователей считает, что ратинские известняки - трансгрессивное образование,
что может означать наличие между их формированием и образованием гипсов
значимого, в ряде отношений, перерыва.
309
Наиболее существенным возможным признаком перерыва, с которым связан
первый этап закарстования гипсов, являются карбонатные кулисы Золушки.
Возникновение первичных трещин в гипсах могло иметь место только после
завершения в целом процесса литификации гипсов. Их закарстование, в свою
очередь, могло происходить только в условиях проникновения в них (инфильтрации)
атмосферной влаги.
Данные минералогических исследований указывают на определенную литоло-
гическую близость известняков и кулис. Сравнение данных таблиц 2 (серия 2) и 3
(серия 3) Приложения 4 позволяет проследить определенную общность их состава:
главным компонентом тех и других являются кальцит (82-85% в ратинских
известняках и 80-88% в материале кулис) и целестин (6-15% в известняках и 8-20%
в кулисах). Среди примесей, в тех и других преобладают кварц и глинистые
минералы. Среди тех и других имеются подобные «отклонения» в содержании
целестина: в материале одной из кулис его содержится до 40%, так же как и в одном
из образцов (размягченный - см. приложение 4) содержание целестина достигает
30%. В составе ратинских известняков и в материале кулис обнаружен в рассеянном
виде родохрозит - в той же минеральной форме и в сходных концентрациях. Анализ
парагенезисов элементов в них не дает однозначного ответа в пользу идентичности
известняков и кулис. Однако, это может быть объяснено присутствием в материале
кулис нерастворимого остатка гипсов, а также причинами седиментологического
характера. Вопрос нуждается в дополнительном исследовании.
Если принятая в настоящее время среди карстологов, изучающих западно
украинский гипсовый карст, концепция о кулисах как заполнителе первичных трещин
в гипсах верна, то карбонатные кулисы в пещере и хемогенные известняки,
перекрывающие гипсы, могут являться стадиально-последовательными седименто-
генными образованиями, связанными с очередной трансгрессией баденского бассей
на, обусловленной формированием Предкарпатского прогиба. События при этом
могли развиваться следующим образом.
В первую фазу обводнения (мелководье) происходило перераспределение
(волновыми колебаниями) рыхлого материала (главным образом, нерастворимого
остатка и эоловой пыли) по поверхности гипсов и дозаполнение корродированных
ранее трещин и неровностей (см. предыдущую главу). Одновременно с механичес
ким процессом заполнения подводных трещин рыхлым песчано-суглинистым
материалом из морской насыщенной карбонатами воды происходило осаждение
карбоната кальция, способствовавшее цементации рыхлого заполнителя в
трещинах.
Литологическая неоднородность кулис, фракционированность и разная
карбонатность их материала, наличие пористых и монолитных (как ратинский
известняк) разностей и другие признаки указывают на неравномерный и
неоднородный характер заполнения трещин рыхлым материалом. Наблюдения в
пещере показывают, что нижние части кулис более пористы и неоднородны, а в
верхней - более монолитны и близкие по виду к ратинским известнякам. В других
случаях, состав кулис однороден до кровли гипсового пласта.
Отмеченные особенности строения кулис указывают, что трещины в гипсах
могли быть заполнены рыхлым материалом в разной степени (на разную глубину),
что могло зависеть от неровностей (рельефа) кровли гипсов, подвергшейся денуда
ционным процессам. При отсутствии „материалосборного" ареала трещины выпол
нялись хемогенно однородным карбонатным веществом (цементирующим терри-
генно-органическую взвесь), идентичным по составу ратинским известнякам.
310
В следующую фазу собственно и произошло (продолжилось) образование
известняков, согласно дозаполнивших трещины, но стратиграфически несогласно
перекрывших гипсы.
Нарисованная выше картина стадиального формирования известняков и
цементации кулис является, конечно же, гипотетической. Если в процессе дальней
ших геохимических и изотопных исследований выяснится, что карбонатный цемент
кулис имеет «глубинную» природу, т.е. связан с поступавшими снизу напорными
водами, предложенная гипотеза должна быть пересмотрена. Карбонатные кулисы в
этом случае должны быть тщательно изучены на предмет их возможного
«инъекционно-стилолитового» происхождения - снизу, под давлением насыщенных
карбонатами вод (В этом случае получает объяснение их часто имеющая место
кривизна, а также наличие тонких туфоподобных образований). Естественно,
подтверждение такой гипотезы поставит под сомнение ряд построений,
предпринятых в настоящей работе, базирующихся на предположении о кулисах как
заполнителе первичных трещин.
В пользу перерыва может свидетельствовать и выраженная, часто неровная
(рис. 12.2-А) граница между гипсами и известняками, наличие на их контакте
различных литологических образований (фотоприложение 3). Однако, в свете
артезианской гипотезы, выраженность контакта (рис. 12.2-Б), равно как и
плитчатость, трещиноватость, блочная отдельность ратинских известняков может
быть объяснена их промывом напорными водами. Вопрос также требует
тщательного изучения.
Рис. 12.2. Неровный характер контакта гипсов и залегающих над ними
ратинских известняков по наблюдениям в пещере: А - неровная граница
контакта, Б - коррозионная ниша на контакте известняков и гипсов
Таким образом, пещера предоставляет дополнительные факты для анализа
проблемы перерыва в осадконакоплении, с которым могут быть связаны палео-
карстовые явления - кулисы в гипсах и литифицированный заполнитель углублений
в их кровле. Однако, в силу отмеченных выше обстоятельств, на данном этапе
вопросы эти не могут быть решены однозначно.
311
12.3. Консолидация гипсового осадка и образование первичных трещин
К сожалению, вопрос о формировании миоценовых гипсов западно-украинского
региона относится к слабо разработанным. При том, что гипсы изучены достаточно
неплохо с точки зрения их химического состава и минералогии, вопросы седимен-
тологического и диагенетического характера остаются весьма дискуссионными.
В 50-60-х годах XX века доминировало представление, что гипсы на большей
части западно-украинского региона представляют собой результат гидратации
первично осажденных ангидритов. Гипсотизация ангидритов имела место, прежде
всего, на участках тектонических нарушений, в зонах повышенной трещиноватости и
в эрозионных врезах (Дромашко, 1955, Рипун, 1961). Предположение о вторичной
природе гипсов было в целом поддержано рядом известных геологов и карстологов
(И. Д. Гофштейн, В. Н. Дублянский), которые гидратацией объясняли псевдосклад
чатость (гофрировку) в гипсах, а также неравномерность подземного закарстования
(растворимость гипса выше, чем ангидрита). В 70-е годы гипотеза вторичности
гипсов уступила место общепринятому сейчас представлению о первичном
характере гипсов, отлагающихся в мелководных лагунах или озерах типа себха, а
наличие в Предкарпатском прогибе ангидритов объяснялось обратным процессом -
дегидратацией гипсов, связанной с их погружением на значительные (сотни метров)
глубины. Таким образом, в платформенной части региона, в т.ч. в районе Золушки,
от момента образования и до настоящего времени литология сульфатных пород
оставалась неизменной.
В отличие от вопроса о первичности-вторичности гипсов, который решился
более-менее однозначно, не получили до сих пор удовлетворительного объяснения
вопросы условий осаждения гипсов и, главное, их структурная неоднородность.
Польские исследователи (Peryt Т., Ryka W., Bąbel М. и другие), опираясь на опыт
собственных исследований в бассейне р. Ниды (Польша), а также наблюдений в
некоторых натурных условиях, считают подольско-буковинские гипсы образованиями
мелководных лагун и заливов, а структурно-зональную стратификацию их разреза
производной от изменения концентрации рассолов (Peryt Т. и др., 1994). В
последние годы к ним осторожно присоединяются молодые украинские исследо
ватели (Побережский А., Петриченко О.). Согласно иной точке зрения (Smirnov и др.,
1994), по крайней мере часть западно-украинских гипсов (например, в Бильче-
Волицкой зоне Предкарпатского прогиба) образовалась в глубоководных условиях,
на что приводятся соответствующие доказательства. Нет согласия и в вопросе
обстоятельств хемогенной седиментации: проблемой является отсутствие аридного
климата в период садки и, соответственно, причин засоления водоема. Как
альтернатива, предлагается гипотеза эксгаляционного поступления рассольных
компонентов в условиях орогенеза активных окраин континента (Джиноридзе, 1994),
активным сторонником которой был известный польский геолог Е. Лишковский.
Не лучше обстоит дело с объяснением структурного разнообразия гипсов, а
главное - наличия мегаструктурных образований - гигантских «сфер», «глобул»,
«ооидов», «купольных форм» и т.д., характерных для верхней части гипсового слоя.
Польские исследователи, например, М. Бомбель (1990, 1994; и др.), считают раскри-
сталлизацию гипсов первичной, сингенетичной их формированию в условиях очень
мелководных (под тонким слоем воды), при значительном участии органических
соединений, влияющих на размер и морфологию кристаллов. Органика в большом
количестве поставлялась в бассейн реками из суши, где господствовал теплый и
влажный климат, а берега покрывала обильная растительность. Бомбель предпола
гает, что именно органика контролировала изменчивость морфологии кристаллов в
312
слоях-составляющих эвапоритового цикла, а смена секвенций, слагающих изменчи
вый профиль толщи, отражает изменения солености, содержания кислорода и
сульфат-иона в расслоенных по плотности рассолах. Эти предположения как бы
подтверждаются обнаружением в составе гипсов включений водорослей и других
микроорганизмов (Побережский, 1994). В целом же, польские исследователи подчер
кивают большую, если не исключительную, роль в предопределении структурного
разнообразия гипсов органики, прежде всего, сине-зеленых водорослей. При этом
считается, что раскристаллизация гипсов имела место при их (гипсов) образовании.
При всей правдоподобности выдвигаемых предположений о большой роли
организмов в садке гипсов (что, по-видимому, так и было в условиях теплого и
влажного климата миоцена) и раскристаллизации породы непосредственно при ее
образовании остаются необъясненными:
1. Наличие мегаструктурных шаровидных образований в гипсах с закономерной
концентрической зональностью (на Подолии, на участке Золушки отсутствуют) -
гигантских (0,5-3 и более м в диаметре) шаров и полушаров, прежде всего, в верхней
части гипсового слоя.
2. Очень высокая химическая чистота гипсов (98-99%), небольшое содержание
в них органических и глинистых примесей (если учесть, что материал обильно
«поставлялся» с суши).
3. Структурная неоднородность разрезов, наличие «обращенных» серий
(например в бассейне Ниды и на Подолии), пространственная дифференци
рованность структурных типов и т.д.
Эти и другие особенности структур гипсов и их пространственных вариаций
труднообъяснимы с позиций их «первичной раскристаллизации», т.е. свободного
роста в субаквальных условиях. Вместе с тем, отмеченные особенности (1-3) вполне
объяснимы с позиций «вторичной кристаллизации» (перекристаллизации) гипсов или
кристаллизации на этапе консолидации пласта. Согласно гипотезе перекристалли
зации, гипс первично осаждался из раствора в виде рыхлого осадка, состоящего из
мелких кристаллов частиц. Осаждение имело место на дне, где плотность рассолов
(следовательно, концентрация) была наиболее высокой. Осаждение происходило
достаточно быстро (по оценке А. Побережского - 1 м за 1000-3000 лет), вследствие
чего осадок оставался нелитифицированным на всю свою мощность. Быстрое увели
чение мощности осадка увеличивало давление в основании толщи и способствовало
отжатию рассолов вверх. Такие условия благоприятны для кристаллизации
вещества и могут объяснить вертикальную ориентировку структур, например, в
«шклицовых» гипсах района Ниды (образуют основание разреза). Образование
мегаструктур проще объяснить направленным движением (естественно очень и
очень медленным) рассолов в кристаллизующейся среде (или распределением
сопутствующих напряжений в осадке), чем предполагать, что под тонким слоем воды
«растут» трехметровые шары и полусферы, причем за период их роста (тысячи лет!)
условия в водоеме остаются неизменными. Перекристаллизация объясняет также
химическую чистоту гипсов. Как известно, в процессе кристаллизации происходит
очищение первичного субстрата: механические примеси отжимаются растущими
кристаллами и скапливаются на их контактах. На рис. 12.3 показаны контакты
нескольких крупных сфероидальных структур гипсового слоя в пещере Кристальной.
Контактное пространство заполнено глинисто-карбонатным веществом, предста
вляющим собой, по нашему предположению, остаточный материал - результат
очищения гипсов в процессе перекристаллизации. Главным компонентом вещества
является кальцит (80%), целестин (10%), а также кварц и глинистые минералы -
монтмориллонит, иллит и галуазит (вместе с кварцем около 10%).
313
Главными факторами, стимулировавшими процесс кристаллизации осадка
(литификации), были его уплотнение (отжатие жидкой фазы) в нижних слоях или
потеря влаги (испарение Н
2
O), сопровождавшаяся повышением концентрации
рассола-взвеси с кристалликами гипса - в верхних. Усложняли процесс кристалли
зации гипса перерывы в его накоплении (границы слоев), образование терригенных
прослоев (например, бентонитового), разделяющих среды кристаллизации и другие
факторы, что в сумме обусловило выраженную структурную стратификацию
гипсовой толщи.
Кристаллизация гипсов в виде ныне наблюдаемых структурных и мегаструк-
турных разностей имела место не в процессе образования гипсового осадка, а в
процессе его преобразования под влиянием разных факторов и обстоятельств.
Раскристаллизация (перекристаллизация) осадка не была при этом значительно
отдалена по времени от садки гипса, а происходила с некоторым запаздыванием
или синхронно. Например, в нижних слоях толщи, находящихся под давлением,
началась раскристаллизация, в то время как в верхних слоях продолжала форми
роваться гипсовая взвесь. В любом случае, процессы первичной садки и после
дующей кристаллизации, несмотря на свою асинхронность, имели место в самой
начальной стадии консолидации гипсовой породы. Что касается сфероидальных
мегаструктурных образований в верхней части гипсового слоя, как это имеет место
на Подолии, здесь перекристаллизация могла быть связана с испарением влаги с
поверхности обнаженного осадка, а также из стенок образующихся первичных
трещин, что предполагает радиально-центрическое движение растворов от центра
структур наружу. Ограничение сфероидальных структур верхней зоной связано с
ограничением роста (углубления) первичных трещин бентонитовым слоем.
Достарыңызбен бөлісу: |