книги / Общая геология

292 Физическая, или динамическая, геология

дельт, эстуариев и среди них сапропелевые илы, химические осадки и др.

В качестве ископаемых остатков в осадках этих мест встре­ чаются представители органического мира суши и моря. Здесь нередко возникают волноприбойные знаки, следы источения галек и пород сверлящими животными, встречаются следы ног живот­ ных, углубления от капелек дождя, трещины высыхания, кри­ сталлы солей на поверхности осадков, желобки от струек проте­ кающей воды, ходы червей и остатки растений. Эти следы нередко сохраняются и в тех осадочных горных породах, которые обра­ зуются из этих осадков.

Всякое эпейрогеническое опускание или поднятие земной коры в первую очередь сказывается у береговой линии моря. Поэтому осадки в этих местах нередко представляют собой че­ редующиеся слои морских (с морской фауной и флорой) и конти­ нентальных (с фауной и флорой суши) осадков.

Устанавливая положение береговых линий моря в геологи­ ческие эпохи прошлого нашей Земли на различных ее участках, геологи составляют п а л е о г е о г р а ф и ч е с к и е к а р т ы .

Схема палеогеографической (палеофациальной) карты приве­ дена на рис. 123. На ней показана граница между морскими и кон­ тинентальными отложениями и указаны площади распростране­ ния грубообломочных, песчаных, глинистых и известняковых морских отложений.

Палеогеографические карты характеризуют область развития осадков на конкретной территории для определенного геологи­ ческого этапа истории этой территории, например для геологи­ ческого века, эпохи и т. д.

Г л а в а XVIII

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОЗЕР И БОЛОТ

О з е р о м называется закрытый со всех сторон, не сообщаю­ щийся с открытым морем водный бассейн. Наука об озерах назы­ вается л и м н о л о г и е й . Озера бывают разной величины. Лужа, пруд и такой водный бассейн, как Каспийское море, могут быть названы озерами. Общая площадь озер на Земле составляет 1,8% земной поверхности, или 6,1% поверхности суши.

Площади озер различны. Например, Каспийское море занимает площадь 436 тыс. км2, Верхнее озеро 83 тыс. км2, Аральское море 64 тыс. км2, Байкал 34 тыс. км2, Ладожское озеро 18 тыс. км2, Женевское озеро 0,6 тыс. км2.

Геологическая деятельность озер не столь обширна, как, например, деятельность подземных вод или рек и тем более морей,

но все же изучение ее имеет большое научное и практическое значение. Научное значение изучения озер заключается в том, что оно помогает нам разбираться в климатах и характере эпейрогенических движений, происходивших в областях развития озер. Практическое значение заключается в том, что в озерах нередко образуются залежи различных солей.

Существуют различные принципы классификации озер.

По характеру углубления, заполненного водой, различают озера к о т л о в и н н ы е и п л о т и н н ы е (у плотинных озер одной из стенок углубления является плотина того или дру­

Рис. 124. Схема котловинных (а) и плотинных (б) озер.

1 — коренные породы; 2 — плотина различного происхождения.

Экзогенные озера можно разделить на котловинные и пло­

У первых котловина, заполненная водой, образовалась в резуль­ тате речной или ледниковой эрозии или в результате эоловых процессов (корразии и дефляции). В соответствии с этим экзо­ генные котловинные эрозионные озера подразделяются на р е ч ­ н ые , л е д н и к о в ы е и э о л о в ы е .

У озер провальных, или карстовых, котловина образуется в ре­ зультате обрушения кровли пещер в карстовых областях. Это полья, воронки или бессточные впадины, заполненные водой.

в зависимости от того, какого происхождения плотина, могут быть

завалы снега или накопления пролювия. У озер обвальных пло­

294 Физическая, или динамическая, геология

тиной являются осыпи и обвалы. К таким озерам относится, например, Саразское озеро на Памире. К озерам речным отно­ сятся озера в пределах стариц речных долин. Они часто имеют подковообразную форму. Моренные озера широко развиты в об­ ластях недавнего оледенения. У них плотиной является морена, чаще всего конечная.

Особое положение занимают в у л к а н и ч е с к и е о з е р а . Они известны у нас на Камчатке, Курильских островах. Это озера в кратерах былых вулканов или в воронках былых маар (углублений, образовавшихся вследствие взрывов газов на срав­ нительно небольшой глубине от поверхности).

Озера экзогенные плотинные смешанного происхождения могут быть подразделены в зависимости от происхождения плотины на д ю н н ы е , д е л ь т о в ы е и озера б е р е г о в ы х в а л о в .

Дюнные озера известны у берегов Аральского моря, между Пиренеями и Роной, к востоку от Каспийского моря, у берегов Балтийского моря и т. д. Дельтовые озера имеются в дельтах Волги, Дуная, Аму-Дарьи, Сыр-Дарьи и других рек. Озера бе­ реговых валов известны во многих морских прибрежных областях.

мерами таких озер могут служить Мертвое море, Тивериадское, Байкальское, Телецкое, Гокча, Онежское и другие озера.

Среди эндогенных озер особенно важное значение имеют р е ­ л и к т о в ы е (морского происхождения). Они возникают в ре­ зультате эпейрогенических движений и разрывов в земной коре.

При воздымании участка земной коры, покрытого морем, возвышенные части неровного морского дна превращаются в сушу, а разнообразные углубления былого морского дна превра­ щаются в озера.

Первоначальная морская фауна таких озер постепенно изме­ няется в зависимости от того, увеличивается или уменьшается соленость воды в озере. Организмы отдельных видов вымирают, другие, изменяясь, приспособляются к новой среде. Изучение характера осадков в озерах снизу вверх дает возможность судить об изменениях солености воды в них, о причинах, вызвавших образование озера. Примером реликтовых озер могут быть озера Ван, Урмия, Каспийское море, Аральское море и др.

В озерах мы различаем обломочные, органогенные и хими­ ческие осадки. Обломочные осадки приносятся в озера главным образом реками. Они возникают также в результате процессов разрушения берегов озера прибоем волн. Обломочные осадки пред­ ставлены в зависимости от размеров обломков и их формы галькой, гравием, песками и илами. Из них образуются конгломераты, брек­ чии, различные песчаники, глины, глинистые сланцы и др.

Органогенные осадки бывают представлены скоплениями ракушек, органогенными илами, сапропелевым илом, сапропе-

лем. Из них образуются ракушечники, известняки, горючие и битуминозные сланцы и т. д.

Химические осадки откладываются главным образом в непро­ точных озерах, т. е. в озерах, из которых вода не вытекает, а лишь испаряется. В таких озерах количество веществ, растворенных в воде, постепенно возрастает, т. е. в них происходит постепенное увеличение концентрации солей. Вода таких озер становится соленой, негодной к употреблению. Подобные озера называют солеными. Если концентрация солей превосходит предел насы­ щения, то избыток солей выделяется из воды и отлагается по бе­ регам или на дне озера в виде более или менее правильных слоев. Такие озера часто называют с а м о с а д о ч н ы м и о з е р а м и .

Соленость воды в современных озерах самая различная. Например, у Аральского моря 1,08%, Каспийского моря 1,6%, Урмии 21,05%, Мертвого моря 23,75%, Индерского озера 26,15%, Саки 27,10%, Эльтона и Баскунчака 28—42%, Красного озера {у Перекопа) 32,87%.

Естественно, что соленые 03epat развиты в областях жаркого климата, где количество выпадающих атмосферных осадков незначительно. Таким образом, по наличию в геологических разре­ зах толщи химических осадков озерного происхождения мы можем до некоторой степени судить о климате, существовавшем в данной области в течение времени отложения этих осадков.

Взависимости от солей, растворенных в воде, соленые озера делятся на собственно соляные, содовые, борные и др.

На дне озер происходит накопление каменной соли, ангидрита, гипса, глауберовой соли, углекислого кальция, сидерита, водной окиси железа, окиси марганца, водной окиси кремния, доломита

ит. д.

Возерах, так же как в морях и лагунах, откладываются осадки, представляющие собой смесь обломочного и органоген­ ного материала; обломочного и химического; органогенного и химического; обломочного, органогенного и химического про­ исхождения. Эти осадки можно назвать смешанными. Из них

возникают, например, такие горные породы, как мергели, доло­ миты, опоки и т, д.

Неглубокие, сравнительно небольшие озера часто зарастают от краев к центру различными водяными растениями (кувшинками, камышами, тростниками, осоками, водяными хвощами, мхами). Так озеро превращается в болото. Отмирающие части растений падают на дно зарастающего озера и довольно быстро распадаются. Этому способствуют бактерии. В результате распада выделяются углекислота, метан и органические кислоты. Все это растворяется в воде. От органических кислот вода в болотах приобретает бурую окраску.

По мере увеличения в воде количества органических кислот бактерии погибают и процесс распада растительного вещества

происходит уже физико-химическим путем, а именно: кислород, входящий в состав углеводов (клетчатки), идет наокисление углерода и образование углекислоты; водород углеводов идет на образование углеводородов и в числе их метана, или болотного газа, СН4. Кислорода и водорода все же оказывается недостаточно для превращения всего углерода, имеющегося в отмерших расте­ ниях, в углекислоту и метан. Вследствие этого растительная масса на дне болота по сравнению с первоначальным химическим составом растений обогащается углеродом и обедняется кисло­ родом и водородом.

Рис. 125. Схема строения болота, образовавшегося в результате зарастания

и превращения его в торф называется о т о р ф о в ы й а н и е м или г у м и ф и к а ц и е й .

Характер растительности, попадающей на дно болота, с тече­ нием времени меняется, поэтому изменяется снизу вверх и харак­ тер торфа.

На рис. 125 показана схема постепенного зарастания озера и превращения его в болото. Горизонтальный масштаб на схеме относительно вертикального сильно уменьшен.

В первое время на дне зарастающего -озера произрастают преимущественно камыши, тростники, затем — хвощи и осоки, потом появляется древесная растительность и среди нее ивы и другие деревья. Далее болота зарастают мхами, вначале мхами из родов гипнум и сфагнум. Эти мхи обладают способностью при отмирании нижней части, стебля нарастать в верхней. Поэтому моховой покров приподнимается, нарастает в виде бугра и превра­

вышенной температуры они начнут терять кислород и водород

иотносительно обогащаться углеродом. В результате этого образуется каменный уголь, а в дальнейшем может образоваться

иантрацит; на еще больших глубинах образуется графит. Таким превращениям способствуют складкообразовательные процессы, происходящие под влиянием бокового (тангенциального) усилия. В табл. 15 приведен средний химический состав древесины,

торфа, бурого угля (лигнита), каменного угля, антрацита и гра­ фита.

Т абли ц а 15

Химический состав продуктов преобразования древесины

Из таблицы видно, что в горючих веществах, постепенно воз­ никающих из растительного материала под действием повышен­ ных давления и температуры, увеличивается содержание угле­ рода- и уменьшается содержание водорода и кислорода.

Внедрение магмы в земную кору может способствовать превра­ щению каменных углей в антрациты и даже графиты.

Раньше полагали, что с течением времени торфы обязательно превращаются в бурые угли, а затем в каменные, антрациты и т. д., что в этих превращениях главным фактором является время. Между тем известны торфы каменноугольного периода, (например, в Тульской области), которые по своим свойствам мало отличаются от современных торфов. Они сложены из чешуек коры лепидо­ дендронов, сигиллярий, произраставших в центральных областях Европейской части СССР в отдаленные времена палеозойской эры (сотни миллионов лет назад).

На западном склоне Урала, у городов Кизел и Губаха, и в не­ которых других местах имеются залежи каменного угля той же эпохи, а на восточном склоне Урала, близ Егоршина, мы находим месторождения антрацита того же геологического возраста. Из этого следует, что в преобразовании торфов в бурый уголь, бу­ рого угля в каменный и т. д. время существенной роли не играет. Установлено, что основным в этом преобразовании являются давление и температура. Пример, разобранный нами выше, под­ тверждает это. Земная кора районов центральных областей

Европейской части СССР со времени каменноугольного периода глубоко не погружалась; здесь не происходило ни складкообразо­ вательных процессов, ни внедрений магматического вещества. На западном склоне Урала происходили процессы складкообра­ зования, а на восточном склоне эти процессы сопровождались внедрениями расплавленных магматических масс.

При изучении эстуариев, лиманов и озер мы познакомились с сапропелевым илом. Под ним мы понимаем минеральный ил, про­ питанный или обогащенный углеводородами, сероводородом и неразложившимися организмами (растительными и животными), главным образом планктоном. Сапропель в чистом виде отклады­ вается иногда в пределах озер. В свежем виде он представляет собой студенистую массу темно-оливкового или коричневого цвета, иногда желтоватого или серого. Уплотняясь, сапропель делается настолько плотным, что его можно резать ножом на куски; не­ редко сапропель слоист, причем слои, отвечающие годовому отложению, иногда имеют толщину менее 1 мм. Высушенный сапропель не размокает от воды и тверд, как камень. В свежем сапропеле содержится 79—90% воды; при высыхании сапропеля воды в нем остается около 18—20%. Неорганическая, или мине­ ральная, часть сапропеля составляет 20—60% веса сухого сапро­ пеля. В сухом сапропеле содержится 40—50% углерода, 6—7% водорода, 34—44% кислорода. Кроме того, в сапропеле содержится до 6 % азота.

В результате гумификации сапропель превращается в сапро­ пелевые торфы, из которых образуются сапропелевые угли, обогащенные углеводородами. Эти угли при перегонке дают такие же продукты, какие получаются из нефти: бензин, керосин разнообразные масла. К сапропелевым углям относятся б о г- х е д и к е н н а л ь с к и й у г о л ь .

Бурые и каменные угли болотно-озерного происхождения называются л и м н и ч е с к и м и. Угли, образовавшиеся пз торфяников, возникших в приморских болотах, получили наимено­ вание п а р а л и ч е с к и х . Последние возникают главным об­ разом из древесного торфа приморских болот, заливаемых время от времени морской водой.

т. е. углями, возникшими в том месте, где произрастала расти­ тельность, послужившая для образования этих углей.

В качестве примера месторождений лимнических углей можно указать месторождения Подмосковного бассейна. В качестве примера месторождений паралических углей можно привести месторождения Донецкого каменноугольного бассейна.

скопления растительного материала, снесенного текучими водами.

300 Физическая, или динамическая, геология

Отложенный растительный материал впоследствии покрывается осадками. Подобные накопления возникали и возникают в дельтах крупных рек. Наши сибирские реки несут в свои устья, в области дельт, большое количество древесного лома, древесных стволов из лесов, по которым они протекают. Растительный материал, по­ крываясь осадками, начинает распадаться, как описано выше, и обогащаться углеродом. Так возникают аллохтонные залежи каменных углей. Месторождения аллохтонных углей, как правило, имеют сравнительно малые размеры.

В болотах, кроме торфов, нередко происходит образование

■железных руд в виде бурого железняка (лимонита), бобовых руд, сидерита, а также марганцевых и других руд. Об этом было ска­ зано выше.

Под д и а г е н е з о м понимается совокупность процессов преобразования рыхлых осадков в горную породу. Только что отложившиеся осадки не являются еще горной породой. Они отличаются рыхлостью и, прежде чем стать горными породами, претерпевают многообразные изменения. К этим изменениям от­ носятся 1) уплотнение; 2) растворение и заполнение пустот, образующихся при растворении; цементация осадков; 3) восста­ новление сульфатов; 4) образование конкреций; 5) образование

обусловленным весом отложившихся выше слоев. Вода, заклю­ ченная между частицами осадка, в значительной степени выдавли­ вается. Уплотнению осадков способствуют эпейрогенические опускания. Химические реакции на глубине протекают здесь быстрее, чем в условиях нормального давления и температуры.

Р а с т в о р е н и е и з а п о л н е н и е п у с т о т , о б р а ­ з у ю щ и х с я п р и р а с т в о р е н и и ; ц е м е н т а ц и я о с а д к о в . Воды того бассейна, на дне которого отложились осадки, растворяющим образом действуют на отдельные части их.

Степень растворимости солей, заключенных в осадках, зави­ сит от температуры, давления, газов, растворенных в воде, и концентрации солей, уже растворенных в ней. •

Если циркулирующие в осадке воды содержат в растворенном состоянии такие газы, как углекислота, кислород, сероводород и т. д., растворяющая способность воды становится очень высокой.