Способы образования осадков

Седимент в переводе с английского означает «осадок».

Формирование осадочных пород (ОП) представляет сложный длительный процесс. В образовании ОП выделяются следующие стадии:

1. Образование исходного материала.

2. Перенос осадочного материала.

3. Накопление осадков (седиментогенез).

4. Преобразование осадка в породу (диагенез).

5. Изменение осадочной породы до метаморфизма (катагенез) или начала выветривания (гипергенез).

Различают следующие основные способы образования осадков:

1 – механический (вторичный),

2 – химический (хемогенный),

3 – биогенный.

Механический способ формирования карбонатных осадков аналогичен таковому для терригенных. Карбонатные осадки образовавшиеся за счет механического разрушения более древних карбонатных пород (как и терригенные) образуют береговые косы, подводные валы, приливные дельты и бары, а так же могут выноситься турбидитными потоками не только в зоны глубокого шельфа, но и в батиальные зоны.

Образование карбонатного материала (СаСО₃, СаMg(СО₃)₂, MgСО₃) в отличие от терригенного обеспечивается солями, растворенными в речной воде, поступающей с суши. И если, взвешенные формы вещества - основа терригенной седиментации - на 70% задерживаются в устьях рек и на 20% на шельфах и у основания континентального склона, то растворенные формы - основа карбонатонакопления - достигают шельфа и склона без заметных изменений. Содержание Са в морской воде регулируется привносом растворенных солей речным стоком, содержанием СО₂ в атмосфере и в океане, температурой воды и жизнедеятельностью организмов, выделяющих СаСО₃ в твердую фазу.

Главной особенностью карбонатного накопления является преобладание биогенного механизма извлечения СаСО₃ из морской воды по сравнению с хемогенным, где осаждение кальцита происходит чисто химическим путем:

Са²⁺ + 2НСО₃ Þ Са(НСО₃)₂ Þ СаСО₃+Н₂СО₃ Þ СО₂ + Н₂О

Биогенный механизм извлечения выделения извести организмами подразделяется на 3 способа:

– органический,

– физиологический,

– биохимический.

Выделение извести организмами - разнообразный и большей частью сложный процесс, еще недостаточно изученный. Животные отлагают известь особыми клетками или органами, образуя наружный панцирь или внутренний скелет. Этот процесс относится к «органическому» выделению извести, так же как и у некоторых водорослей, и связан с жизнедеятельностью организмов, которые, усваивая известь из воды, выделяют известковые образования разной микроструктуры и разного химического состава, в зависимости от способов связи кальция с органическими молекулами у различных групп организмов.

Иной процесс карбонатообразования, известный только у растений, называется «физиологическим отложением извести». Он выражается в том, что на поверхности клеток выпадают неправильно расположенные кристаллы карбоната. Такое выпадение карбоната обусловлено фотосинтетической деятельностью растения в водной среде. Для этого процесса необходимо, чтобы растение усвоило бикарбонат кальция, H₂CO₃, HCO₃, CO₂ во время фотосинтеза. Все эти компоненты воспринимаются нижней частью листа. Известь выделяется верхней частью листа и образует твердый осадок. Такая «физиологическая полярность» осуществляется обычно в тех растениях, которые имеют билатеральное строение.

Таким образом, различие между «органическим» и «физиологическим» отложением извести заключается в следующем. При «органическом» процессе известь выделяется из клеточного сока внутри клетки или в ее стенках, при «физиологическом» известь выпадает снаружи клеточных стенок. При «органическом» процессе выделенный минеральный осадок состоит из мелких, закономерно расположенных кристалликов кальцита, которые при хорошей сохранности дают определенные оптические эффекты (затухание волной и т.п.), при этом наблюдается тонкое чередование их с органическим веществом. Микроскопическое строение выпавшего кальцита специфично для отдельных групп водорослей. При «физиологическом» процессе выпадающий кальцит обычно чист от органического вещества, более крупнозернист и его кристаллы не дают закономерного затухания. Если при «органическом» процессе консервируется анатомическое строение водорослевых клеток, то при «физиологическим» отложении извести образуется известковый чехол вокруг слоевища, фоссилизируется его внешняя форма и реже внешняя форма клетки.

«Органическое» отложение извести свойственно всем животным и некоторым водорослям. Именно такой процесс, по-видимому, наблюдается у некоторых багрянок из семейства Corallinaceae, в результате чего слоевище водорослей становится твердым, известь консервирует внутреннюю прижизненную анатомическую структуру, которую можно изучать в ископаемом состоянии.

Существует и еще один, третий процесс отложения карбонатов, который можно назвать «биохимическим». Водные растения при этом процессе играют косвенную роль, меняя pH среды при усвоении ими углерода из воды и способствуя химическому выпадению карбонатного осадка. Этот осадок не отличим от кристаллов карбоната, образованных при чисто хемогенной садке, но, располагаясь между нитями водорослей, кристаллики карбоната могут заполнять пространства между нитями и образовывать, таким образом, локальную структуру, отличающуюся от обычного осадка. Биохимический процесс в сочетании с химическим и физиологическим процессами участвует в образовании карбонатных построек строматолитов (Маслов,1973).