Глубокие различия в концентрации и химическом составе природных вод, являющихся для большинства осадочных пород средой формирования, должны несомненно отразиться на составе поглощенного комплекса этих пород.

Поскольку в процессе диагенеза и эпигенеза заметно сокращается поверхность соприкосновения жидкой и твердой фаз, можно предположить, что тем самым создаются благоприятные условия для сохранения состава поглощенного комплекса, отвечающего периоду осадконакопления и раннего диагенеза. Таким образом, представляется возможным получить весьма интересные данные об условиях образования пород на основе анализа свойственного этим породам адсорбционного комплекса.

Характер изменения относительных количеств натрия, калия и суммы магния и кальция в составе поглощенных катионов современных отложений [Антипов и др., 1933; Архангельский и Залманзон, 1931; Ковда, 1946; Роде и Ковда, 1939; Розов, 1939] отображен на рис. 1.

Анализ диаграммы показывает, что для незасоленных почв характерно высокое содержание щелочноземельных элементов, отвечающее высокому относительному содержанию кальция и магния в водах низкой минерализации. Для засоленных почв характерно обогащение как натрием, так и калием.

Резкое увеличение содержания калия, наблюдающееся в морских илах, обусловлено нарастанием концентрации калия в этих водах. Таким образом, фигуративные точки состава обменного комплекса различных отложений группируются на диаграмме на определенных участках ее, что позволяет выделить области, соответствующие морским и континентальным отложениям.

С целью уменьшения возможных искажений состава поглощенных оснований глинистых осадочных пород в Институте геологии Арктики была разработана специальная методика, причем растворимые соли вымывались водно-спиртовой смесью, а поглощенные основания вытеснялись по возможности быстро небольшим количеством раствора хлористого аммония. В определенное содержание щелочноземельных элементов вносились поправки на количество карбонатов и сульфатов этих элементов, перешедших в вытяжку.

Изучение состава поглощенных оснований, свойственных отложениям Советской Арктики, показало, что для комплекса пород (главным образом глин) различного возраста имеет место сохранение общего характера расположения областей для континентальной и морской фации (рис. 2), намеченных для современных отложений.

Сопоставление диаграмм (рис. 1 и 2) позволяет сделать вывод, что процесс перехода осадков в породу вызывает лишь некоторое смещение границы в сторону относительного обеднения пород калием или обогащения их натрием, магнием и кальцием. Очевидно, что отдельные участки на диаграмме должны отвечать вполне определенным фациальным условиям. Для проверки указанного предположения на рис. 3 показана связь между характером палеонтологических остатков, содержащихся в образцах глин пермского возраста, и составом поглощенных оснований, свойственным этим образцам. Среди приведенных образцов по характеру содержащихся в них органических остатков можно выделить пять групп.

В первую группу могут быть объединены образцы, содержащие растительные остатки (обломки древесины, отпечатки листьев и т. д.), во вторую - образцы с фауной эстерий и харовыми водорослями, в третью - образцы с морской макро- и микрофауной; в четвертую группу объединены образцы пород из горизонтов с весьма бедной микрофауной; в пятую включены образцы, в которых не были найдены органические остатки.

Образцы первой группы располагаются на диаграмме в поле континентальных отложений, что вполне согласуется с характером растительных остатков, содержащихся в этих отложениях.

Образцы второй группы располагаются на диаграмме вдоль границы между континентальными и морскими отложениями, что указывает на опресненный характер водоемов, в которых формировались эти породы. Присутствие в образцах фауны эстерий и харовых водорослей обычно рассматривается палеонтологами как указание на ненормальную соленость бассейна, в котором формировались эти образцы. Однако обычно остается неясным вопрос, была ли эта соленость повышенной или пониженной по сравнению с нормальной морской. Предлагаемый метод фациального анализа позволяет сделать вывод о пресноводном характере бассейна, в котором формировались рассматриваемые образцы с фауной эстерий и харовыми водорослями.

Образцы третьей группы располагаются в области, которая, вероятно, отвечает нормальным морским условиям в пермскую эпоху.

Образцы из горизонтов с весьма бедной и однообразной микрофауной, представленной гладкими фрондикуляриями, характеризуются более высоким содержанием калия и натрия, что, по-видимому, указывает на повышенную соленость вод бассейна, в котором они формировались.

Представление о том, что такой состав поглощенного комплекса связан с формированием в условиях повышенной солености, было подтверждено авторами совместно с К.С. Бонч-Осмоловской путем опытного изучения равновесий между водами, отвечающими по солевому составу современной океанской воде (но с различной концентрацией), и глинами различного минерального состава. При этом было установлено, что по мере увеличения концентрации состав поглощенного комплекса обедняется щелочноземельными элементами.

Наконец, образцы, лишенные органических остатков, рассеиваются по диаграмме, попадая частично в пределы поля, занятого образцами с богатой фауной и микрофауной, частично в пределы поля, характерного для образцов с повышенной соленостью. Такое распределение образцов на диаграмме лишний раз указывает на то, что отсутствие палеонтологических остатков не всегда свидетельствует о континентальном характере отложений и что, следовательно, образцы, лишенные остатков фауны и флоры, требуют особенно тщательного геохимического изучения.

Исследование характера солености водоемов прошедших эпох при помощи предлагаемого метода открывает возможность объективного подхода к расшифровке условий формирования тех или иных осадочных комплексов. Этот метод может оказать существенную помощь и при палеонтологических исследованиях, особенно в тех случаях, когда отклонения от нормальной солености совершенно очевидны, но остается неясным характер происхождения изменений. Наконец, сопоставление состава поглощенных оснований может быть полезным и для изучения изменения гидрохимического режима морей и Мирового океана в прошлом.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 

1. Антипов А., Каратаев И.Н., Красиков К.Н. // Тр. Почв. инст. АН СССР, 8, 5 (1933).

2. Архангельский А.Д., Залманзон Э.С. Сравнительно-литологические исследования по вопросу о происхождении подземных вод Грозненских нефтяных месторождений // Бюллетень МОИП, отд. геол., 1931. Т. 9. № 3-4. С. 282.

3. Ковда В.А. Происхождение и режим засоренных почв, 1, 1946.

4. Роде А.А., Ковда В.А. Сборн. Почвы СССР, 3, 129 (1939)

5. Розов Н.Н. Сборн. Почвы СССР, 3, 180 (1939).

Ссылка на статью:

Спиро Н.С., Грамберг И.С., Вовк Ц.Л. О границах изменений химического состава глинистых минералов // Доклады Академии наук СССР. 1955. Том 100. № 1. С. 159-161.