ПАЛЕОКЛИМАТОЛОГИЯ

Глины. Накопление глинистых минералов — каолинита и галлуазита. Изменения процессов глинообразования

Глины принадлежат к числу наиболее распространенных пород осадочной оболочки, и поэтому их использование в качестве индикаторов климатов прошлого особенно ценно.

Накопление глинистых минералов происходит на континентах в корах выветривания под влиянием различных природных факторов, среди которых ведущая роль принадлежит климату. Существенное влияние на развитие глинообразования оказывают также рельеф, петрографический состав исходных пород, условия дренажа, растительность. Эти факторы вносят значительные искажения в картину климатической обусловленности глинообразования. Например, динамичный рельеф может в значительной мере «погасить» воздействие тропического климата и остановить развитие коры выветривания на начальной — гидрослюдистой — стадии, свойственной областям холодного климата.

Монтмориллонит-содержащие глины, представляющие собой типичное образование аридного климата, могут сформироваться и в условиях обильного увлажнения, если выветриванию подвергнется основная вулканическая порода. Каолинит — наиболее распространенный минерал влажных тропиков — может образоваться в слабодренируемых понижениях областей семиаридного климата. Влияние ландшафтных факторов на процессы глинообразования особенно велико в аридной области и умеренном поясе, где химическое выветривание ослаблено или проявляется сезонно.

Глинообразование связано с выветриванием кислого типа, для которого требуются обильное увлажнение и энергичное поступление в воды углекислого газа, гумусовых кислот и других продуктов разложения растительных остатков. Поэтому оно проявляется в больших масштабах только в областях тропического равномерно влажного и муссонного климатов и ослабевает с переходом к климатам аридному, средиземноморскому и умеренному.

В тропическом равномерно влажном и муссонном климатах процессы химического выветривания протекают круглогодично и с максимальной интенсивностью, чему способствуют постоянный сильный прогрев грунта и большая агрессивность реагирующих вод. Богатый растительный покров обеспечивает поступление в грунтовые воды углекислого газа и гумуса, создающих кислые среды.

В результате здесь выветривание получает четко выраженное сиаллитовое направление. Его главными продуктами оказываются глинистые минералы — каолинит и галлуазит, образование которых связано с полным удалением щелочей, щелочных земель и всех форм железа, со значительным выносом кремнезема и относительным обогащением глиноземом. Глинистые продукта сиаллитового выветривания в больших количествах поступают в местные бассейны седиментации, вследствие чего осадочные толщи этих климатических областей отличаются высоким содержанием глин.

В аридной области даже при сохранении термических условий тропиков уменьшение атмосферных осадков неизбежно вызывает снижение кислотности вод и, следовательно, ослабление процессов глинообразования. Поэтому в осадочных толщах аридной области роль глинистых пород резко падает и соответственно поднимается значение песчаников и конгломератов. Происходят изменения и минералогического состава глин: полностью исчезают каолинит и галлуазит и получают распространение маловьпцелоченные образования (гидрослюды и монтмориллонит), богатые железом, магнием, кремнеземом. Для глин аридной области характерно высокое содержание примесей псаммитовых частиц (песчаные глины), карбонатов (извесгковистые глины) и магнезиальных силикатов — сепиолита и палыгорскита.

В средиземноморском климате с жарким сухим летом растительный покров развит меньше (редкий древостой, ксерофильные ассоциации), поэтому роль гумусовых веществ в геохимических процессах снижена, соответственно кислые среды не так широко распространены, как в экваториальном и муссонном климатах. Аутигенное минералообразование здесь отличается малым развитием каолинита и значительным накоплением свободных полуторных окислов (гидроокислов).

В умеренном климате при значительном увлажнении процессы выветривания ослабевают в связи с уменьшением количества солнечной энергии, получаемой земной поверхностью, и особенно в связи с зимними похолоданиями. Поэтому уже в субтропиках проявление процессов химического выветривания становится сезонным, при этом продолжительность активного сезона тем меньше, чем ближе тот или иной пункт располагается к полярной области. В умеренном климате этот сезон не превышает 6—8 месяцев. При таком сезонном и в общем ослабленном развитии процесса выветривание не достигает своей конечной стадии и задерживается на промежуточных и начальных стадиях. Поэтому в умеренном климате совсем не возникают свободные полуторные окислы, мало образуется каолинита и галлуазита и основными новообразованиями становятся бейделлит, монтмориллонит и гидрослюды. При этом уменьшается общий объем глинистых продуктов в коре выветривания и соответственно падает роль глин в формирующихся при размыве терригенных толщах.

В холодном климате процессы выветривания малоактивны даже в теплую часть года, так как грунт прогревается недостаточно, а воды обладают совсем слабой кислотностью. В этих условиях исходные породы больше дезинтегрируются, чем разлагаются. Поэтому глинистые продукты в холодном климате почти не образуются.

В общем масштаб процессов глинообразования в континентальных бассейнах седиментации и минералогический состав глин являются надежными показателями зонального и регионального типов климата.

В щелочных средах морских бассейнов глинистые минералы могут под- вергаться дальнейшему стадиальному развитию и каолинит, например, может вновь превратиться в гидрослюду или монтмориллонит [Страхов, 1963]. Однако и в морских бассейнах обнаруживается зависимость в распределении глинистых минералов от зональных типов климата. М. И. Ратеев, В. А. Ерощев-Шак и Г. И. Носов [1965] на примере Атлантического океана показали, что максимальные концентрации каолинита в общей массе глинистых минералов отмечаются в осадках экваториальной и тропической зон, примыкающих к областям суши, характеризующимся развитием латеритов с каолинитом. К северу и югу от широт 25° каолинит в осадках Атлантического океана заметно убывает и доминирующая роль в составе глинистой фракции переходит к иллиту, что также коррелируется с присутствием на суше кор выветривания субтропической и умеренной зон, в которых иллит пользуется преимущественным распространением.

Соответствие составов глинистых минералов в областях сноса и накопления отмечается и для минувших эпох. Примеры подобного рода, в частности, дает история Русской платформы в мезозое и кайнозое.

Эволюционные изменения процессов глинообразования мало отражаются на достоинствах глин как индикаторов климатов прошлого. Отмеченные А. П. Виноградовым и А. Б. Роновым [1956], а также Н. М. Страховым [1963 ] изменения химического состава глин (некоторое увеличение отношений SiO*: А1203 И Са : Mg И уменьшение К : Na) носят всеобщий характер и на зональных ассоциациях глинистых минералов сказываются мало.