ПАЛЕОКЛИМАТОЛОГИЯ

Формации гумидного климата. Области гумидного литогенеза. Ферроаллитовое выветривание

Особенности гумидного литогенеза

Области гумидного литогенеза отличает преобладание увлажнения над испарением и, как следствие этого, постоянный поверхностный сток, широкое распространение переувлажненных ландшафтов, высокое влагосодержание атмосферы и мощное развитие облачного слоя. Обилие влаги усиливает гидратацию и выщелачивание и тем самым способствует накоплению в корах выветривания и в образующихся при их размыве осадках сильно гидратированных и наиболее полно выщелоченных продуктов. Устойчивое увлажнение, особенно в вегетационный период, создает условия, благоприятные для пышного развития растительности и накопления в водах гуминовых кислот и углекислоты, возникающих при разложении растительных остатков.

В переувлажненных ландшафтах, обычных для гумидной области, распространение получают сильные и длительно существующие кислые среды, способствующие глинообразованию и накоплению полностью восстановленных соединений. Обилие и агрессивность вод в гумидном климате обусловливают развитие мощных и наиболее зрелых кор выветривания.

В условиях мощного поверхностного стока огромный размах приобретают механический смыв продуктов выветривания, перенос обломочного материала волочением по дну русла и в виде взвесей; увеличение скорости и дистанций переноса улучшают окатанность и поднимают роль механической дифференциации материала в процессе его движения к местам осаждения. Накопление осадков в гумидных областях происходит почти исключительно в водной среде в обстановке обильно орошенных аллювиально-озерных равнин.

В гумидном климате переменной величиной является температура, с которой и связаны основные зональные и региональные различия в течении процессов литогенеза. Во влажных тропиках, где прогрев грунта круглогодичный, процессы выветривания достигают наибольшей интенсивности. С переходом к умеренному климату химические реакции в коре выветривания замедляются, коры становятся менее мощными и менее зрелыми, их развитие часто останавливается на начальной — гидрослюдистой — стадии.

Соответственно поднимается роль физического выветривания, связанного с механической дезинтеграцией пород субстрата. Окраска гумидных отложений серая и зеленая, что зависит от содержания гумуса и закисного железа.

Эпохами мощного развития гумидного литогенеза были раннесилурийская, рапнекамеиноугольная, ранне-и среднеюрская.

Формации переменно влажного климата. К показателям этого климата можно отнести следующие три формации.

Формация бескарбонатных (латеритных) красноцветов является зональной литогенетической формацией тропического переменно влажного климата. Эта формация теснейшим образом связана с латеритным выветриванием, при котором достигаются наивысшая степень химического разложения пород субстрата, наиболее полный вынос подвижных соединений и наибольшие объемы накопления нерастворимых полуторных окислов. При размыве латеритных кор выветривания формируются кварцевые пески, обогащенные некоторыми акцессориями, и сильно железистые каолиновые глины.

В формации бескарбонатных (латеритных) красноцветов различаются два подтипа: преимущественно ферроаллитовый, или бокситоносный, проявляющийся в условиях средиземноморского климата, и преимущественно ферро- сиаллитовый, свойственный муссонному климату.

Ферроаллитовое выветривание, в огромном масштабе проявившееся в меловом и палеогеновом периодах на территориях Южной Европы, Малой, Передней и Средней Азии и Казахстана, развивается в условиях климата с жарким сухим летом и влажной теплой зимой. Большой дефицит влаги в вегетационный период ограничивает развитие растительности и соответственно понижает роль гумусовых веществ в процессах выветривания и осадконакопления. В результате кислые среды, способствующие образованию вторичной связи свободной кремнекислоты и глинозема в каолините, не получают здесь регионального распространения. В связи с этим в корах выветривания ферроаллитового типа Я формирующихся при их размыве осадках накапливается много свободного глинозема.

Ферросиаллитовое выветривание, мощно проявившееся в мезозое и кайнозое на территории Юго-Восточной Азии, связано с климатом дождливого лета • я сухой зимы. При этом климате, благоприятствующем пышному развитию растительности, резко повышается роль гумусовых веществ и углекислоты, возникающих при разложении обильных растительных остатков. В результате преобладают кислые среды выветривания и осадконакопления, способствующие вторичному связыванию глинозема и кремнекислоты в каолините. По этой причине бескарбонатные красноцветы ферросиаллитового типа отличаются слабой бокситоносностыо. Но в связи с тем что часть растительного опада в муссонном климате консервируется, отложения ферросиаллитового типа всегда в той или иной степени оказываются угленосными.

Наблюдения над новейшими латеритами показывают их преимущественную приуроченность к влажной саванне, саванному и отчасти влажному лесу, характеризующимся среднегодовой температурой 25—27° С, годовой суммой атмосферных осадков 1000—1500 мм и продолжительностью сухого сезона 1— 3 месяца.

Формация полулатеритов существовала в субтропическом климате, близком тропическому, который в мелу и палеогене господствовал на обширных пространствах Северо-Западной и Юго-Восточной Европы, а также в Западной и Южной Сибири до Забайкалья включительно. Эта формация отличается более низким коэффициентом латеритизации (отношением суммы A1S03 + FeA. к SiOs).

Мономиктовая формация сменяет при переходе к морским обсгановкам осадконакопления формацию бескарбонатных (латеритных) красноцветов, являясь климатически эквивалентной ей. Мономиктовая формация сложена почти чистыми кварцевыми песками, каолиновыми глинами и известняками (среди последних преобладают органогенные разности, хемогенные представлены слабо).

Формации равномерно влажного климата

В областях равномерно влажного климата переменным элементом является термический режим, по которому здесь и устанавливаются зональные различия. Термический режим находит отражение в глубине проработки исходного материала выветриванием, степени химической дифференциации продуктов выветривания, характере и масштабе антигенного минералообразования. По этим признакам выделяется ряд зональных формаций, которые назовем олигомиктовой, мезомиктовой и полимикто- вой — по минеральным типам терригенных отложений, преобладающих в осадочных сериях.

Олигомиктовая формация, характерная для областей экваториального климата, отличается высокой степенью проработки исходного материала выветриванием, достаточно полной химической дифференциацией продуктов выветривания в процессе переноса и отложения и большими масштабами аутигенного минералообразования.

Песчаники олигомиктовой формации преимущественно кварцевые, в отдельных случаях обогащенные также устойчивыми к выветриванию акцессо- риями: ильменитом, рутилом, цирконом, монацнтом и др. Содержание глин в разрезах формации высокое, при этом глины по составу преимущественно каолинитовые; характерны значительные накопления вторичных алюмосиликатов железа (лептохлориты и глауконит) и сидерита. Массовое накопление аутигенных минералов железа нередко приводит к образованию крупных месторождений железных руд. К ареалам олигомиктовой формации приурочены все значительные проявления карбонатных пород, иногда преобладающих над другими осадками. Характерны обилие органогенных известняков, в частности рифовых, и широкое распространение смешанных карбонатно-терригенных осадков: известковистых глин, мергелей, известковых песчаников. Часты крем- нисто-терригенные осадки и фосфоритоносность. Существенных проявлений угленосности с этой формацией не связано, вероятно, по причине быстрого гниения растительных остатков и рассеивания гумуса в условиях тропического климата.

Высокая степень дифференциации вещества олигомиктовой формации допускает разделение ее на множество субформаций как по доминирующим, так и по характерным компонентам: кварцево-глауконитовую, карбонатную, кремнистую, кремнисто-марганцевоносную, бокситовую, фосфоритоносную, и др.

Мезомиктовая формация развивается в условиях климата, близкого к субтропическому. Ее отличают повышенная роль песчаников и соответственно уменьшенное содержание глин. В обломочном материале постоянно присутствуют полевые шпаты, количество которых иногда может достигать 30% от его массы. Глины по составу смешанные: каолинит-гидрослюдистые и каолинит-бейделлит-гидрослюдистые. Распространенными аутогенными образованиями являются лептохлориты, глауконит, сидерит, выделения свободного кремнезема и фосфоритовые конкреции. Однако масштабы аутигенного минералообразования (относительно олигомиктовой формации) заметно сокращаются.

Карбонатность разрезов мезомиктовой формации умеренная. Карбонатный материал иногда слагает единичные прослои и пачки известняков, а чаще бывает представлен в виде известняковых и мергельных конкреций, приуроченных к отдельным стратиграфическим горизонтам. Отличительной особенностью мезомиктовой формации являются высокие концентрации растительного углерода, в континентальных фациях нередко переходящие в промышленную угленосность.

Полимиктовая формация, свойственная умеренному климату, характеризуется дальнейшим увеличением песчанистости разрезов и сокращением содержания глин. Песчаники наполовину и больше состоят из неустойчивых к выветриванию обломков пород и минералов, в том числе таких совершенно неустойчивых, как роговые обманки, пироксены и плагиоклазы. Глины в основном гидрослюдистые, их роль в разрезе явно подчиненная. Карбонатов в морских толщах чрезвычайно мало или они вообще отсутствуют. Масштабы накопления растительного углерода, как и в мезомиктовой формации, высокие. Аутогенное минералообразование почти полностью угасает; исчезают из осадков глауконит и фосфориты.

Таким образом, полимиктовую формацию отличают минимальная степень проработки исходного материала выветриванием и самая низкая дифференциация вещества в процессе переноса и отложения. В результате полимиктовая формация является относительно гомогенной и почти не поддается разделению на субформации.