Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Краткий обзор предшествующих исследований 10
Глава 2. Методика исследований 21
Глава 3. Неоген-четвертичные континентальные соленосные отложения казахстана, средней азии, юга западной сибири и условия их накопления 35
3.1. Неогеновые соленосные отложения и условия их накопления 35
3.2. Четвертичные соленосные отложения и условия их накопления 47
3.3. Закономерности вертичного континенталь-ного соленакопления 85
Глава 4. Современное соленакопленйе в казахстане, средей Азии и на юге Западной Сибири 100
4.1. Озерные залежи солей .100
4.2. Химический состав воды соляных озер и питающих их рек 116
4.3. Факторы и закономерности формирования химического состава воды рек и соляных озер 180
4.4. Закономерности современного соленакопления. 185
Глава 5. Палеогеохимическая обстановка неоген-четвертичного соленакопления и прогноз месторовдений минеральных солей 227
Заключение 254
Литература 257
Опубликованная 257
Фондовая 277
- Четвертичные соленосные отложения и условия их накопления
- Закономерности вертичного континенталь-ного соленакопления
- Факторы и закономерности формирования химического состава воды рек и соляных озер
- Палеогеохимическая обстановка неоген-четвертичного соленакопления и прогноз месторовдений минеральных солей
Введение к работе
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года", принятых ХХУІ съездом КПСС, предусмотрено "Обеспечить ускоренное развитие работ по геологическому изучению территории страны, увеличению разведанных запасов минерально-сырьевых ресурсов и более быстрыми темпами развивать прогрессивные виды геофизических и геохимических исследований недр".
Высокие темпы развития народного хозяйства страны и растущие потребности промышленности в горнохимическом сырье вызывают необходимость выявления новых его месторождений, в особенности природной соды и сульфата натрия - типичных солей континентального галогенеза. Для открытия их ископаемых месторождений важное значение имеют дальнейшая разработка методов прогноза и поисков континентальных солей и изучение закономерностей их накопления. Континентальный галогенез осуществляется во внутриконтинентальных водоемах, питающихся водами поверхностного и подземного стока разнообразного состава. Поэтому, наряду с геологическим строением водосборов и ландшафтно-климати-ческими условиями, важным фактором, определяющим гидрохимический тип континентального галогенеза, является химический состав вод, питающих солеродные водоемы.
В качестве основного предмета исследований автором выбраны соляные породы неогеновых и четвертичных континентальных соленосних отложений Казахстана, Средней Азии, юга Западной Сибири и условия их образования. В этом обширном, площадью 5 млн.км регионе простирается пять ландшафтно-климатических зон: лесостепная, степная, полупустынная, пустынная и высотной поясности. Здесь широко распространены кайнозойские континентальные гипсо-носные и соленосные отложения, и происходит в настоящее время
- 4 -накопление солей в озерах, почвах и грунтовых водах.
Цель работы - выяснение особенностей неоген-четвертичного континентального соленакопления в Казахстане, Средней Азии и на юге Западной Сибири и прогноз ископаемых месторождений континентальных солей.
Для достижения поставленной цели автором решались следующие основные задачи:
изучение соляных пород и выявление парагенетических ассоциаций соляных минералов неогеновых и четвертичных залежей солей, как показателей типа галогенеза;
выявление закономерностей неоген-четвертичного континентального соленакопления;
выделение парагенетических ассоциаций соляных минералов донных отложений современных самосадочных озер;
выяснение особенностей распространения и питания соляных и самосадочных озер разного гидрохимического типа;
выяснение условий формирования химического состава природных поверхностных вод;
реконструкция палеоландшафтно-климатических и палеогид-рохимических условий неоген-четвертичного континентального галогенеза и прогноз месторождений минеральных солей.
В основу работы положены итоги исследований, выполненных автором в 1975-1983 годах. В процессе исследований использованы геолого-геофизические материалы производственных организаций Министерства геологии СССР, опубликованные и фондовые работы, а также фактический материал, полученный при полевых исследованиях, осуществлявшихся автором. Была проведена статистическая обработка результатов химических анализов вод 1200 соляных и самосадочных озер Казахстана, Средней Азии и юга Западной Сибири, почти 5 тысяч анализов речных вод и вод временных потоков и 4
тысячи анализов подземных вод, заимствованных, в основном, из литературы. Использовано около 250 химических анализов озерных вод, 400 анализов водных вытяжек донных отложений более чем 200 соляных озер, обследованных автором. При изучении соляных и самосадочных озер с целью изучения условий их питания и формирования состава воды опробовались поверхностные и донные рассолы, соляные и иловые отложения, почвы, выцветы и корки солей на площадях озерных водосборов. Использовано также 600 химических анализов водных и 100 солянокислых вытяжек, 150 рентгено-структурных и 50 термических анализов образцов ископаемых солей и соленосных пород, отобранных автором при описании разрезов более чем 100 скважин, вскрывших континентальные соленос-ные отложения, развитые в Каркаринской, Текесской, Илийской, Кайдакской, Култукской и Кара-Кичуйской впадинах.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Обобщены материалы по соленосности юго-восточного обрамления Прикаспийской синеклизы и выяснены палеогидрохимиче-ские условия четвертичного континентального соленакопления в этом районе.
Выявлена эволюция неоген-четвертичного галогенеза в изученном регионе во времени и изменение его характера по ла-терали. Наиболее древние миоценовые соли, распространенные в межгорных впадинах Тянь-Шаня, представлены породами преимущественно галитового и глауберитового состава. Залежи солей ак-чагыльского возраста, развитые в Южном Приаралье и Узек-Датской впадине, сложены каменной солью, сульфатами магния, натрия, калия; в ранне-среднечетвертичное время в юго-восточном обрамлении Прикаспийской синеклизы галогенез дошел до стадии садки хлоридов магния и калия. Ныне в пределах региона, наряду с сульфатным, проявляется галогенез содового типа, и известны
- б -
современные залежи содовых минералов.
Установлено наличие на территории Казахстана, Средней Азии и юга Западной Сибири ландшафтно-климатической зональности типов современного галогенеза, выраженной в смене гидрохимических типов речных и озерных вод при переходе от одной зоны к другой и обусловленной разными условиями водно-солевого питания и накопления солей в соляных и самосадочных озерах в каждой зоне.
Разработан и апробирован метод палеогидрохимического прогнозирования месторождений континентальных солей.
Практическая ценность диссертации заключается в разработке методики палеогидрохимических исследований, которую можно использовать для выяснения условий накопления континентальных соленосних отложений и прогноза месторождений минеральных солей в них. Сущность предложенной методики в том, что прогнозирование ископаемых месторождений солей, базирующееся на палеогидрохимических критериях, проводится исходя из принципа акту-ализма, на основе учета закономерностей современного галогенеза. Такой подход позволил обосновать перспективность соленос-ных отложений солончаков Кайдак и Мертвый Култук на сульфат натрия и калийные соли, а также дифференцировать по степени перспективности на соли сульфатного и содового типов галогенеза неогеновые и четвертичные континентальные отложения Казахстана, Средней Азии и юга Западной Сибири. Результаты научных разработок, осуществленных автором в ходе исследований, учтены при построении прогнозных карт на континентальные минеральные соли, составленных во ВНИИгеолнеруд. Вытекающие из них рекомендации на проведение поисково-ревизионных работ на природную соду в Каркаринской, Текесской и Джаркентской впадинах Южно-
- 7 -го Казахстана переданы в ПГО "Юкказгеология", где приняты к внедрению (протокол НТС Южно-Казахстанского ПГО Мингеологии Казахской ССР от 05.05.82 г. № 29), а рекомендации на общие поиски с целью выявления месторождений сульфата натрия (мирабилит, тенардит) и калийных солей в Мангышлакской области Казахской ССР - в ПГО "Запкаэгеология", где также приняты к внедрению (протокол НТС объединения "Запказгеология" от 2. 12.83 г. № 170/83).
Основные защищаемые положения сводятся к следующему: I. Распределение типов современного континентального галоге-неза в значительной степени определяется ландшафтно-климатиче-ской зональностью, обусловленной специфическими для каждой зоны условиями формирования химического состава поверхностных вод, водно-солевого питания соляных озер и накопления донных отложений солей в них.
В Казахстане, Средней Азии и на юге Западной Сибири галогенез содового типа в настоящее время проявляется в лесостепной и на северо-востоке степной зон, галогенез сульфатного типа осуществляется во всех зонах, но наиболее полно представлен в зоне пустынь и полупустынь.
Континентальное соленакопление в Казахстане, Средней Азии и на юге Западной Сибири в течение неогена и антропогена, мигрируя по латерали, претерпевало эволюцию во времени.
Палеогидрохимический метод исследований дает возможность определить тип галогенеза в древних солеродных водоемах и таким образом прогнозировать месторождения континентальных солей разного типа галогенеза.
В неоген-четвертичное время на изученной территории существовали условия для накопления солей сульфатного и содового типов галогенеза.
_ 8 -
Результаты исследований, проведенных автором по данным вопросам, и основные подходы к решению последних, положенные в основу диссертационной работы, отражены в ряде отчетов по завершенным, начиная с 1977 года, плановым научно-исследовательским темам ВНИИгеолнеруд, посвященным изучению закономерностей континентального соленакопления и прогнозированию месторождений континентальных солей. Основные положения диссертации доложены на П Всесоюзной конференции "Актуальные проблемы нерудного сырья в X пятилетке" (Казань, 1977), П Всесоюзном солевом совещании "Соленосные формации и практическое значение их изучения" (Новосибирск, 1979), У Всесоюзном симпозиуме "История озер СССР в позднем кайнозое" (Иркутск, 1979), Межведомственном совещании "Проблемы региональной гидрогеологии" (Ленинград, 1979), Республиканской школе молодых ученых
и специалистов Министерства геологии Казахской ССР (Алма-Ата,
р 1979), Всесоюзном совещании "Карст Средней Азии и горных стан"
(Ташкент, 1979), Конференции "Проблемы прогнозирования, поисков и разведки месторождений нерудных полезных ископаемых" (Казань, 1981), 2-м Международном симпозиуме по геохимии природных вод (Ростов-на-Дону, 1982), Ш Всесоюзном солевом совещании "Литолого-фациальные и геохимические проблемы соленакоп-
ления" (Новороссийск, 1983), а также отражены в 19 статьях.
Диссертация состоит из Введения, 5 глав, Заключения и списка литературы, включающего 231 наименований. Общий объем работы 132 машинописных страниц, она иллюстрирована 46 рисунками и 44 таблицами.
Работа выполнена в секторе геологии минеральных солей отдела геологии горнохимического сырья Всесоюзного научно-исследовательского института геологии нерудных полезных ископаемых в период с 1975 по 1983 гг. Научный руководитель - кан-
дидат геолого-минералогических наук Е.Ф.Станкевич, которому автор выражает искреннюю благодарность. Автор благодарен заведующему сектором геологии минеральных солей, доктору геолого-минералогических наук И.Н.Тихвинскому и заместителю директора ВНИИгеолнеруд по науке, кандидату геолого-минералогических наук Ю.В.Баталину за ценные консультации и помощь. Автор выражает признательность заведующему отделом геологии горнохимического сырья, доктору геолого-минералогических наук А.А.Озолу, заведующему сектором Б.С.Касимову, кандидату геолого-минерало-гических наук А.И.Азизову за советы и поддержку, а также геологам производственных организаций, представившим исходный фактический материал, - С.Я.Баяхуновой, Е.В.Болохонцеву, Н.И. Борисову, А.Б.Галактионову, В.И.Гусеву, Л.Ф.Еникеевой, В.К.Маи-лянцу, А.М.Малафееву, И.С.Плещееву, Е.Г.Фаррахову, А.Д. Шакину, И.А.Щербакову.
Четвертичные соленосные отложения и условия их накопления
Соленосные отложения четвертичного возраста известны в Восточном Прикаспии (в пределах юго-восточного обрамления Прикаспийской синеклизы и заливе Кара-Богаз-Гол) и под акваторией Аральского моря. Соляные залежи юго-восточного обрамления При- расположены каспийской синеклизы на полуострове Бузачи, в причинковой части Западного Устюрта, где приурочены к депрессиям дочетвертичного рельефа, врезанным в глины и мергели палеогена. Здесь выявлено II залежей: I) Кайдакская, 2) Кара-Кичуйская, 3) Мурунсорская, 4) Тасурпинская, 5) йсбайская, 6) Приморская, 7) Сарагатская, 8) Большесорская, 9) Кочакская, 10) Кожиксорская, II) Култук- ская (рис. 3.2.1 и 3.2.2). Наиболее крупной и изученной является Кайдакская залежь, которая приурочена к впадине Кайдак и юго-восточной части солончака Кара-Кичу.
Мощность соленосных пород, выполняющих эти дочетвертичные эрозионные впадины, нарастает от солончака Кара-Кичу, где достигает 25-30 м, к центральной части Кайдака, где максимальная вскрытая мощность их 155 м (скв. 1100) . Четвертичные отложения, заполняющие впадины Кайдак и Кара-Кичу,представлены засолоненными и загипсованными глинами, алевритами, песками, частью известковистыми, с включениями, прослойками, линзами и пластами солей и гипсов. О химическом составе водорастворимой части соленосных и гипсоносных отложений солончака Кара-Кичу можно судить по данным водных вытяжек из различных пород (табл. 3.2.1). Кайдакская соляная залежь наиболее детально изучена в восточной и южной частях, где вскрыта десятками буровых скважин. Ранее в котловине солончака Кайдак, в восточной части за- к) Здесь и далее в данном разделе использованы материалы бурения, осуществлявшегося Космоаэрологической экспедицией $ I объединения "Аэрогеология".леки, было выделено четыре участка развития солей: Сайутеский, Шольтауский, Болбулакский, Новоалександровский (Борисов и др., 1979; Борисов и др., 1981). Сайутеский участок занимает южную часть солончака. Здесь развита толща солей мощностью до 46 м. Геологические запасы каменной соли этого участка 10 млрд.т.На Шольтауском участке соленосная толща представлена двумя соляными линзами, из которых верхняя, мощностью до 27 м, состоит из каменной соли, а нижняя, мощностью 3-12 м, - из мирабилито-вой породы. Геологические запасы каменной соли этого участка 34 млрд.Tj мирабилитовых пород - 0,9 млрд.т. Болбулакское проявление, в пределах которого мощность соляной толщи составляет 73-136 м, сложено в основном каменной солью и галит-кизе-ритовой породой. Среди них имеются прослои соляных пород астра-ханитового, галит-кизерит-карналлитового, галит-кизерит-бишо-фитового состава (рис. 3.2.2). Соляные породы переслаиваются с глинами и песками.
Средняя мощность каменной соли на этом участке II м, галит-кизеритовой породы - 49 м, галит-кизерит-кар-наллитовой породы - 12 м. Геологические запасы солей участка 60,8 млрд.т, из них на долю галит-кизерит-карналлитовых пород приходится 9 млрд.т. Новоалександровская залежь представлена тремя пластами мирабилитовой породы общей мощностью до 10 м, геологические запасы ее 1,5 млрд.т (Урецкий и др. 1977ф). Северная часть Кайдакской залежи сложена соляными породами мирабилитового, галитового и астраханитового состава (табл. 3.2.1). Кровля соляного пласта находится на этом участке на абсолютных отметках от -44 до -64 м. Пласт имеет мощность 1-4 м и подстилается алевритистыми глинами, насыщенными кристаллами солей (рис. 3.2.3). Западная часть Кайдакской залежи вскрыта тремя скважинами. Здесь с севера на юг прослеживается соляной пласт, сложенный на севере мирабилитовыми, галитовыми и астраханитовыми породами общей мощностью до 4 м. К югу мираби-литовые и астраханитовые прослои выклиниваются, соответственно уменьшается мощность пласта, которая в скважинах 1017 и 1064 снижается до I м. Южнее его мощность снова возрастает до 8 м. Одновременно над ним появляется прослой глины, насыщенной кристаллами солей, мощностью до 2 м (Урецкий и др., 1977ф; Борисов и др., 1979ф). В южной части Кайдакской залежи глубина залегания кровли солей достигает 20 м. (Ранее в данном районе был выделен Сайу-теский участок, рассмотренный выше). Соляной пласт мощностью до 46 м на этом участке довольно хорошо изучен (Урецкий и др., 1977ф; Борисов и др., 1979ф; Болохонцев и др., 1982ф). Слагается он каменной солью, породами мирабилитового и астраханито-вого состава (рис. 3.2.4). Раздувы соляного пласта в пределах данного района приурочены к двум депрессиям, расположенным в центральной и восточной частях котловины Кайдак, в которых мощность четвертичных отложений достигает 38-58 м (рис. 3.2.5 и 3.2.6). Соляная залежь на этом участке представлена в основном каменной солью. В местах увеличения мощности соляного пласта появляются прослои астраханитовой и мирабилитовой пород. Последняя чаще встречается по периферии залежи (рис. 3.2.5). В скважине 1674 установлены прослои эпсомитовой породы. КроЕля соляного пласта на характеризуемом участке находится на абсолютных отметках -28-35 м.
Закономерности вертичного континенталь-ного соленакопления
Из изложенного в двух предыдущих разделах главы вытекает, что в неоген-четвертичных соленосных отложениях Казахстана и Средней Азии присутствуют ископаемые залежи сульфатов и хлоридов натрия, магния и калия. Наиболее древние неогеновые соле-носные отложения мекгорных впадин Тянь-Шаня представлены в основном каменной солью и глауберитовой породой, во впадинах Северного Тянь-Шаня отмечены, незначительные залежи тенардито-вой породы и только в одной - астраханитовой. В акчагыльских соленосных толщах встречены соляные породы мирабилитового, те-нардитового, глауберитового, астраханитового, эпсомитового,по-лигалитового, каинитового, мирабилит-тенардитового, галит-аст-раханитового состава и каменная соль. Четвертичные соленосные толщи содержат залежи, состоящие из каменной соли, мирабклито-.вых, тенардитовых, глуберитовых, астраханитовых, эпсомитовых, кизеритов.ых, полигалитовых, галит-мирабилитовых, галит-мираби-лит-астраханитовых, галит-астраханитовых, галит-мирабилит-эпсо-митовых, гатит-кизеритовых, галит-кизерит-карналлитовых, галит-кизерит-бишофитовых и других разностей соляных пород (табл. 3.3.1 и 3.3.2). Анализ таблиц 3.3.1 и 3.3.2 показывает, что состав соляных отложений накапливавшихся в неоген-антропогене, с течением времени усложнялся.
Так, наиболее древние, миоцен-раннеплиоценовые соляные залежи межгорных впадин представлены относительно простыми наборами галогенных пород, состоящих, как правило, из одного-двух породообразующих минералов: галита и глауберита. В Аксайской, Кокомеренской, Тогуз-Тороузской, Атбашинской впадинах соляные породы представлены преимущественно каменной солью, в Джумголь-ской - глауберитовой породой. В Ферганской, Кетмень-Тюбинской, Каркаринской, Кочкорской и Восточно-Чуйской впадинах, наряду с каменной солью и глауберитовой породой, известны линзы тенар-дитовой породы, а в Кетмень-Тюбинской - появляется астраханито-вая. В Алабуга-Нарынской впадине из соляных пород известны глауберитовая порода и каменная соль. Более молодые акчагыль-ские залежи содержат более разнообразные соляные породы: в них, наряду с каменной солью и сульфатно-натриевыми породами, появляются сульфатно-магниевые и сульфатно-калиевые. Еще более сложные наборы соляных пород появляются в четвертичных соленосных толщах: хлориды калия и магния. Все это указывает на эволюцию неоген-четвертичного соленакопления во времени: происходило усложнение минерального состава соляных пород и их наборов от миоцена к голоцену.
Для эрозионно-тектонических впадин характерно, что чем крупнее впадина, тем более разнообразные соляные породы в ней развиты. Так, в наиболее крупных впадинах - Кайдакской, Култукской, Кара-Богаз-Гольской, Аральской, Узек-Дагской - распространены сложные наборы соляных пород, состоящих из 5-8 породообразующих соляных минералов. Во впадинах меньших размеров - Мурунсор-ской, Тасурпинской, Исбайской, Кара-Кичуйской, Приморской, Са-рагатской - парагенезисы соляных минералов более однообразны и представлены двумя-трзмя минералами, а в мелких - Большесор-ской, Кочакской, Кожиксорской - встречен только галит (табл.
Изучение неоген-четвертичного соленакопления, имевшего место на территории Казахстана и Средней Азии, показало, что, наряду с эволюцией галогенеза во времени, наблюдалось и смещение его по латерали. Соленакопление с течением времени перемещалось с юго-востока на северо-запад: от межгорных впадин Тянь-Шаня на Туранскую плиту и далее к Восточному Прикаспию. Одновременно, как указывалось, происходило изменение состава накапливавшихся солей и возрастала полнота развития галогенеза. Так, на крайнем юго-востоке, в межгорных впадинах Тянь-Шаня, развита неполноразвитая неогеновая галогенная формация, западнее, в Аральской и Узек-Дагской впадинах - полноразвитые галогенные формации, в которых калийные соли представлены сульфатами, на крайнем северо-западе, в Восточном Прикаспии - полноразвитая четвертичная галогенная формация юго-восточного обрамления Прикаспийской синеклиэы, в которой калийные соли представлены хлоридами. В эрозионно-тектонических впадинах меньше развиты глауберит, гипс, карбонатные породы, что обусловлено разными условиями питания размещавшихся в них солеродных водоемов. Неогеновые самосадочные озера, располагавшиеся на месте современных межгорных впадин Тянь-Шаня, питались преимущественно поверхностными водами, богатыми карбонатами и сульфатами кальция. Поэтому в них сформировались мощные толщи глауберито-носных и гипсоносных пород, залежи и пласты гипса, известняков и мергелей. Реки и временные потоки приносили много терригенно-го материала, который подавлял процессы галогенеза, вследствие чего последний получил слабое развитие. Приносимые речными и подземными водами соли захоронялись вместе с терригенным материалом, образуя рассеянную минерализацию, которая сейчас наблюдается в виде засоленных и загипсованных глин, отдельных кристаллов и друз глауберита и галита в соленосных породах.
Факторы и закономерности формирования химического состава воды рек и соляных озер
Реки, питающие соляные озера, протекают в разных ландшафтно -климатических зонах, в каждой из которых имеются свои специфические условия формирования ионного состава поверхностных вод. Поэтому выяснение факторов и закономерностей формирования состава воды рек и соляных озер имеет важное значение для понимания процессов континентального галогенеза.
О.А.Алекин, П.П.Воронков, Г.А.Максимович, Е.П.Пиннекер, Е.В.Посохов, С.Л.Шварцев указывают, что формирование химического состава природных вод определяется тремя основными факторами: І) ландшафтно-климатическим , 2) геологическим, 3) гидрогеологическим. Большое влияние на формирование химического состава природных вод оказывает органическое, в особенности живое вещество (растительность). Ландшафтно-климатический фактор воздействует через климат, почвы, растительность, почвенное засоление и грунтовые воды. Со сменой ландшафтно-климатических зон с севера на юг происходит смена типов почв, растительности, химизма почвенного засоления и состава грунтовых вод, а следовательно и смена типов выветривания материнских пород. В южной части Западной Сибири распространены торфяно-болотные и подзолистые почвы. К югу они сменяются черноземными, каштановыми,бурыми, серо-бурыми, серыми и примитивными пустынными.В пустынях распространены пески (рис. 4.3.1).
Торфяно-болотные почвы содержат много органических веществ, при окислении которых образуются органические и угольная кислоты. Последние поступают в почвенные растворы и поверхностные воды, приобретающие кислую реакцию. Катионный состав таких вод беден. В этих условиях, вероятнее всего, должны формироваться воды П типа, хотя выделение типов в таких водах затруднено вследствие их малой минерализации и большого содержания органики.
Подзолистые почвы образуются в результате промывания почв метеорными осадками, при разложении растительных остатков лесной зоны. При разложении лесного опада и деревянистых остатков в почвенные растворы поступают органические кислоты и С0г , которые способствуют разложению материнских пород и выносу элементов (катионов) из почвенного профиля, кроме труднорастворк-мого кремнезема, накапливающегося в почвах. При разрушении силикатов, которые входят в состав рыхлых песчано-глинистых материнских пород, в почвенные и грунтовые воды поступают ионы Саг , Na+, Mgz , К+, НС0 \ Другим источником растворимых элементов являются минеральные остатки разлагающегося лесного опада, который богат кальцием, калием, магнием и серой (Родин, Бази-левич, 1965). При разложении опада кальций выносится поверхностными и подземными водами и становится в них преобладающим катионом. Магний и калий активно поглощаются органическим веществом и вторичными глинистыми минералами, образующимися при разложении силикатов. Сульфаты кальция и магния вступают в реакцию с карбонатами натрия, формирующимися при разрушении силикатов. образуется сульфат В результате реакции в почвенных растворах натрия - характерная соль П гидрохимического типа. Так как разложение силикатов идет непрерывно, в растворе всегда имеется избыток карбонатов и бикарбонатов натрия, которые характерны для I гидрохимического типа (Никольская, 1961). Почвенные растворы, поступая в поверхностные и подземные воды, обогащают их содой и сульфатами натрия. В зависимости от того, какая из этих солей преобладает,на водосборах, сложенных подзолистыми почвами, формируются речные и озерные воды I или П типов гидрокарбонатного кальциевого вида.
Черноземные почвы содержат много органических остатков и перегноя. Органическое вещество черноземов частично разлагается анаэробными бактериями. При этом в почвенные воды выделяются органические и угольная кислоты, которые участвуют в разложении рыхлых терригенных материнских пород. При выщелачивании силикатов почвенные и грунтовые воды обогащаются содой. В почвенные воды поступают также кальций и калий, которые, по данным В.А.Ковды (1946), преобладают в составе зольных элементов черноземных почв. Калий адсорбируется органикой и глинами, кальций выносится в поверхностные воды и становится преобладающим катионом. Поэтому на водосборах, сложенных черноземами, должны формироваться поверхностные воды I типа гидрокарбонатного кальциевого состава.
Каштановые почвы характеризуются бесструктурностью и пониженным содержанием гумуса. Отмершие органические остатки травянистой растительности разлагаются в них аэробными бактериями до полной минерализации. В составе зольных веществ каштановых почв, как и в черноземах, преобладают кальций, магний, калий и сера. При минерализации растительных остатков, зола которых содержит большое количество этих элементов, образуются соли - CaSOi , MgSOi» , КгБОї , СаС03. Последние при увлажнении из этих почв вымываются не полностью, в результате чего в них накапливаются СаС03 , CaS(\, реже Na SQ , NaCV , MgSO . Поэтому в каштановых почвах формируются почвенные воды преимущественно П типа (Никольская, 1961). При выветривании материнских силикатных пород образуются карбонаты натрия, которые взаимодействуют с сульфатами кальция и магния. В результате реакции образуется сульфат натрия, который, накапливаясь в почвенных и грунтовых водах, способствует переходу поверхностных вод во П тип. Поэтому в районах распространения каштановых почв формируются поверхностные воды преимущественно П типа.
Палеогеохимическая обстановка неоген-четвертичного соленакопления и прогноз месторовдений минеральных солей
Установленная связь гидрохимических типов современного галогенеза с ландшафтно-климатической зональностью позволяет подойти к прогнозу ископаемых минеральных солей в неогеновых и четвертичных континентальных отложениях Казахстана, Средней Азии и юга Западной Сибири. Для прогнозирования возможного состава солей, накапливавшихся в самосадочных неогеновых и четвертичных озерах, и комплекса связанных с ними полезных ископаемых необходимо выявить палеогидрохимические условия неоген-четвертичного соленакопления: химический состав воды древних соляных озер и питавших их рек. Гидрохимический тип воды неогеновых и четвертичных соляных и самосадочных озер можно восстановить по минеральному составу соляных пород, накапливавшихся в них. Ископаемые залежи солей сульфатного типа галогенеза, образовавшиеся в неогеновых самосадочных озерах, известны в межгорных впадинах Тянь-Шаня, Аральской и Узек-Дагской впадинах, возникшие в четвертичных самосадочных озерах - в Восточном Прикаспии и Аральской впадине. В некоторых районах в неоген-четвертичных континентальных отложениях имеются первично седиментационные залежи гипса, которые являются показателем сульфатного типа галогенеза. На остальной территории региона прямых свидетельств палеогидрохимической обстановки неоген-четвертичного соленакопления нет, но, зная закономерности современного галогенеза, можно восстановить вероятный гидрохимический тип воды озер, в которых накапливались неогеновые и четвертичные континентальные отложения.
На нынешней стадии изученности данных для выявления химического состава речных вод, питавших неогеновые и четвертичные соляные озера недостаточно. Поэтому выяснение палео-гидрохимической обстановки неоген-четвертичного галогенеза проводилось на основе изучения палеоландшафтно-климатической зональности изученного региона с учетом выявленных гидрохимических закономерностей современного соленакопления.
Для решения этой задачи автором составлены схематические палеогеографические карты для разных веков неогена и антропо-гена, на которых показаны области денудации и седиментации.В пределах последних показаны озера и возможный тип галогенеза в них (рис. 5.2-5.12). Карты составлены на основе "Атласа литолого-палеогеографических карт" (1967) с привлечением других опубликованных материалов (Лавров, 1959; Перельман,1959; Рухин, 1962; Синицын, 1962, 1965; Страхов, 1962; Борисов, 1965, 1975). На них нанесены границы палеоландшафтно-климати-ческих зон, проведенные в соответствии с палеоботанической зональностью, так как, по мнению ряда авторов (Берг, 1947; Иванов, 1949; Синицын, 1962; Мильков, 1977), провинции основных типов растительности в общем совпадают с ландшафтно-кли-матическими зонами. Озерные водоемы показаны такими, какими они вьщелены в упомянутом атласе. Известные ископаемые залежи солей нанесены в виде условных значков, иллюстрирующих состав соляных пород. Литологический и петрографический состав пород палеоводосборов показан таким же, каким он является в настоящее время (с учетом состава подстилающих кайнозойских и мезозойских образований). При этом имелось в виду, что за последние 25 миллионов лет, начиная с миоцена, глубина денудации поверхности платформенных областей, сложенных мезо-кайнозой-скими терригенно-карбонатными породами, составила первые десятки метров, а в горноскладчатых областях - первые сотни метров, что не могло значительно изменить общую картину. Цифры эти приняты, по работе А.П.Сигова (.1969), который указал, что снижение пенеплена периферической части Урала начиная с неогена не превысило первых десятков метров.
В раннем миоцене и начале среднего, по данным ряда исследователей (. Лавров, 1959; Синицын, 1962, 1965; Страхов, 1962; Сигов, 1969) в изученном регионе произошла смена гумидной обстановки оеадконакопления, существовавшей в олигоцене, на аридную. Лесные ландшафты сменились степными и лесостепными (рис. 5.2). В это время на обширной территории, простиравшейся с запада на восток от Арало-Тургайских равнин в прии-шимье, на юг Западной Сибири, в Казахстанскую складчатую страну, Алтай и Зайсанскую впадину, в солоноватоводных озерах накапливались монтмориллонитовые глины аральской свиты. Глины эти часто засолены, содержат линзы карбонатов кальция и кристаллы, друзы, стяжения гипса. По данным В.В.Лаврова С1959), содержание растворимых солей в них 1,7 - 8,8%, тип засоления П. Судя по литологическому составу пород аральской свиты в раннем миоцене уже существовала зональность климата. В северной части распространения свиты в ее глинах развиты конкреции мергеля, южнее известковистость глин возрастает, появляются линзы и прослои карбонатов, мергелей, гипс и засоленность пород. В южной части Северного Тургая В.В.Лавров С1959) отметил хлоридное натриевое засоление П типа, в северной - сульфатное натриевое того же типа.
