Материал: Смішко Р. М. Геологія з основами геоморфології

(біогенних) сполуках. Здебільшого сапропелі утворюються в невеликих озерах, у більших водоймах вони змішані з уламковою мінеральною частиною осадів і формують сапропелеві мули – темнозелену або буроватокоричневу драглисту масу. Нагромаджуючись далі, сапропелеві осади ущільнюються, тверднуть і перетворюються в породу – своєрідне вугілля -

сапропеліт, або сапропелеве вугілля. Зарослі сапропелеві болота перетворюються в торфовищами, які захоронюють під собою шари сапропелевого матеріалу, перекриті шарами торфу, що в процесі вуглефікації формує пласти гумусового вугілля.

В озерах аридних і семіаридних областей, де вода високомінералізована внаслідок активного випаровування, відбувається хімічне осадження

Na2 Mg [SO4]2·4H2O, гіпс CаSO4·2H2O. З подальшим підвищенням концентрації солей в розчині може осаджуватися галіт Na Cl і сильвін KCl.

Отже, в озерах нагромаджуються різноманітні осади, серед яких наявні важливі корисні копалини. Найбільше промислове значення мають галіт (кухонна сіль), мірабіліт, сода (Na2 CO3·10H2O), гіпс. Інші важливі озерні осади – залізні руди, у тропічних областях – боксити, у поміркованому поясі – сапропелі, які часто використовують як добрива в сільському господарстві.

Болота – це ділянки земної поверхні, з надмірним зволоженням ґрунтово-поверхневого шару і розвитком відповідної болотної рослинності. Процес утворення боліт відбувається всюди, де є умови для перезволоження ґрунтів. У межах України сучасні болота й болотисті ґрунти переважають на півночі. У світовому масштабі площа поширення боліт – близько 175 млн га.

Умови для утворення боліт виникають в усіх кліматичних поясах, у дельтах і заплавах рік, на схилах гір та пологих хребтах, на низинних узбережжях морів, де простежується тривале перезволоження ґрунтів і розвивається болотна рослинність.

Континентальні болота за певними ознаками (тип живлення, рослинність, особливості поверхні) поділяють на низинні, верхові та перехідні. Низинні болота пов’язані зі зниженими ділянками рельєфу. Їхнє живлення відбувається як з атмосферних опадів, так і з ґрунтових вод, унаслідок чого в них надходить багато мінеральних речовин, які переходять у рослини. Завдяки цьому тут інтенсивно розвивається багата автотрофна рослинність – зелені мохи, осока, вільха, береза. Низинні болота часто виникають на місці зарослих озер, унаслідок чого тут нагромаджується велика кількість біогенної органічної речовини. Верхові болота займають вододільні частини рельєфу переважно в зонах з поміркованим кліматом. У їхньому живленні важливу роль відіграють атмосферні опади, бідні на мінеральні солі, а ґрунтові води залягають глибоко. З огляду на це тут розвинута переважно оліготрофна рослинність невибаглива до кількості поживних речовин, поширені сфангові мохи. Перехідні болота мають мезотропну (середню) рослинність, яка не потребує значної кількості поживних речовин. У природних умовах усі ці болота пов’язані між собою. Зокрема, внаслідок заростання низинного болота змінюються умови його існування, водночас змінюється і тип рослинності. Опуклість, яка в цьому разі може сформуватися, створить умови для сфангового болота верхового типу.

Болота приморських низин дуже характерні для тропічних і субтропічних країв. Вони відомі на узбережжі Атлантичного океану в південних районах Сполучених Штатів Америки та в інших країнах. Під час припливу ці території заливає океанська вода. В таких умовах переважають мангрові ліси, де дерева пристосовані до специфічних умов існування: під

61

Ч.Лайєлем у штатах Вірджинія та Північна Кароліна – Велике Дисмальське болото, розмір якого 40 х 60 км. На поверхні та до глибини 5 м тут лежать захоронені численні стовбури великих дерев та їхні фрагменти.

Болотні відклади представлені деякими хемогенними й особливо біогенними утвореннями. Особливо важливе значення має торф. Він формується з болотних рослин – моху, трави, кущів і дерев, рештки яких складені переважно клітковиною (головні компоненти – вуглець, кисень та водень). Відмерлі рослини зазнають складних процесів розкладання і подальших перетворень. Під час розкладання збільшується вміст вуглецю (до 57-59 %), утворюються гумусові кислоти та інші складні органічні комплекси. Головною особливістю такого процесу є перетворення цієї маси без доступу кисню з участю анаеробних бактерій та грибків. Торф – це напіврозкладені, нерідко аж до стану гелю, рослинні рештки коричневого (до чорного) кольору.

За складом вихідної речовини виділяють сфагновий, осоковий, тростинний, лісовий (деревоподібні рештки) торф. Найрізноманіші торфи в торфовищах, що виникли на місці заболочених озер. Тип рослинності змінюється в міру заростання водойми, що визначає зміну рослинних комплексів, а це зумовлює утворення різних типів торфу. Потужність торфовищ нерідко досягає 8-10м і більше.

В Україні пізньочетвертинні торфовища значно поширені переважно в північних західних та центральних областях областях. На півдні країни (Крим, Одеська, Херсонська, та деякі інші області) їх практично немає. Отже, важливим фактором розвитку та збереження торфовищ є кліматичні умови, які сприяють активному розвитку рослинності та її частковій консервації.

Використовують торф як паливо для побутових потреб, а також як добриво та розпушувач ґрунту в сільськогосподарському виробництві.

Кам’яне вугілля. Детальне вивчення кам’яного вугілля засвідчило, що воно складене глибоко перетвореними рештками різноманітних рослин, тобто переважна більшість пластів вугілля виникла з торфовищ. Таке вугілля назвали гумусовим. Переважна частина вугілля розвинулася з низинних торфовищ деревного типу в умовах помірного клімату. Процес перетворення торфу у вугілля називають вуглефікацією.

Унаслідок вуглефікації сапропелю розвиваються сапропеліти, або

сапропелеве вугілля.

Перетворення торфу в буре, а далі – кам’яне вугілля та антрацит відбувається під дією тиску перекривних шарів порід та підвищення температури. Тобто при зануренні товщ, що містять вихідний для утворення вугілля матеріал на великі глибини, які вимірюються кілометрами. Головними факторами метаморфізації вугілля є підвищені тиски і температури. Значно рідше і в невеликих кількостях прояви метаморфізму вугілля (аж до природного коксу) пов’язані з високими температурами при відносно невеликих тисках, а саме з магматизмом – контактовий метаморфізм. Час прояву цих факторів практично значення не має. Відомі родовища кам’яного вугілля і навіть антрациту в палеогенових і неогенових відкладах (В’єтнам, о. Сахалін та ін), з іншого боку, буре вугілля Підмосковного басейну утворилося в ранньокам’яновугільну епоху. Тобто ступінь перетворення вуглистої маси залежить від геотектонічного режиму території родовища. У складчастих зонах високої рухливості земної кори в разі значного занурення їх на великі глибини та наступного складкоутворення органічна речовина метаморфізується до стадії кам’яного вугілля та антрациту. Прикладом може бути Донецька складчаста споруда. В платформних депресіях (незначні глибини занурення, відсутність інтенсивних складчастих рухів) переважає буре і кам’яне вугілля низьких та середніх стадій метаморфізації (приклад – Дніпровсько-Донецька западина). Специфічною є і геохімія процесу вуглефікації. У цьому разі важливими можуть бути також особливості хімізму середовища (вуглевмісні породи). Для одних і тих самих за віком відкладів у

62

Прикарпатському та Закарпатському вугленосних районах простежується різне за якістю вуглля. Це ж стосується і Дніпровського буровугільного басейну. В шестиметровій товщі вугільного пласта (палеоцен) нижні 50-60 см, рідше до 1,5 м, представлені високоякісним довгополуменевим вугіллям. Уверх по розрізу пласта його якість знижується, і у верхній частині місться буре вугілля низької якості, де видно добре збережені фрагменти вуглетворних рослин.

Сапропелеве вугілля, як уже зазначено, формується з іншого за біохімічними характеристиками матеріалу – сапропелю. Воно значно менше поширене. Трапляється переважно у вигляді прошарків серед гумусового вугілля; має набагато вищий вміст мінерального компонента неорганічного походження, і нижчий, ніж у вугіллі, вміст вуглецю. Інколи воно утворює самостійні поклади. Зі збільшенням переходить у різноманітні горючі сланці.

Залежно від походження родовища вугілля поділяють на паралічні і лімнічні. Паралічні (приморські) вугільні басейни утворюються в низинних болотах приморських рівнин. Особливістю їхньої геологічної будови є велика (до кількох кілометрів) потужність вуглевмісних комплексів та значна кількість вугільних пластів і пропластків (у Донецькому вугільному басейні їх близько 300). Тут зафіксовано також чергування континентальних та морських відкладів. Тобто періодично прибережні ділянки опускалися, і їх на тривалий час заливало море. Тоді тут формувалися глинисті й карбонатні шари з багатою морською фауною. Багаторазове чергування таких шарів свідчить про інтенсивне коливання території із її загальним зануренням, яке за час утворення карбонових відкладів у Донецькому басейні перевищило 10 км. У разі підняття і відступу моря в межах цих рівнин були величезні за площею приморські низинні болота, де формувалися торфовища, тобто вихідний матеріал для утворення вугілля. Підраховано, що для утворення пласта кам’яного вугілля товщиною 1 м, потрібно 10–20-метровий шар вихідної рослинної маси.

Лімнічні вугільні басейни формувалися на континентах і представлені переважно прісноводними озерними, алювіальними, болотними та іншими внутрішньоконтинентальними утвореннями. Ці вугленосні утворення мають порівняно незначну товщину (максимально – перші десятки, рідко сотні метрів). Вугільні пласти залягають у формі лінз зі змінною товщиною, яка може різко змінюватись на невеликій відстані. Кількість їх у межах одного родовища звичайно невелика. Набільшим вугільним басейном лімнічного походження в Україні є Придніпровський буровугільний. Його межі майже збігаються з межами Українського щита; площа блдизько 140 тис. км2. Час утворення вугілля – палеоген–ранній неоген. Буре вугілля найвищої якості місчтиться в палеоценовому пласті, товщина якого в окремих місцях перевищує 15 м. У відомих сибірських родовищах Кансько-Ачинського басейну, вугілля якого утворилось в юрському періоді, серед озерних та алювіальних утворень є до 30 пластів та прошарків вугілля з середньою товщиною від 0,5 до 5,0 м, один пласт має потужність до 40, а місцями і до 70 м.

Іноді вугілля утворюється з рослинної речовини, принесеної з місць їхнього проростання в басейн захоронення з інших, як звичайно гірських підвищених ділянок. Таке вугілля називають алохтонним, на відміну від автохтонного, яке утворилося на місці, де росли дерева й інша вуглетворна рослинність. Родовища алохтонного вугілля відомі в Закарпатті (четвертинні буровугільні родовища), де вихідний матеріал знесений у широкі заплави рік та прирічкові озера й болота з навколишніх гір. Такі процеси тепер простежуються в дельтах деяких великих рік. Де нагромаджується велика кількість відмерлих рослинних (переважно дерева) решток.

Вугілля в земній корі почало утворюватися з девонського періоду (біля 2% відомих запасів). Проте інтенсивний розвиток ландшафтів, сприятливих для нагромадження рослинного матеріалу та утворення вугілля, розпочався з

63

кам’яновугільного періоду і тривв з більшою або меншою інтенсивністю в наступні періоди. Найбільші запаси вугілля (кам’яного та бурого) пов’язані з кайнозоєм – понад 54 % відомих сьогодні запасів.

В України є значні запаси вугілля в Донецькому, ЛьвівськоВолинському кам’яновугільних, Придніпровському буровугільному та системі дрібних родовищ бурого вугілля в Прикарпатті, Закарпатті, на Поділлі та інших регіонах.

Діагенез осадів

Діагенез – це перша стадія утворення різноманітних осадових порід на дні водойм. Дуже сипкі заводнені осади тривалий час зазнають складних процесів перетворення в гірські породи. Саме це перетворення, або переродження, і називають діагенезом. Загалом у первинному морському чи озерному осаді переважають нестійкі компоненти, які тут же починають вступати між собою в реакції. Тобто нерівноважна з фізико-хімічного погляду система намагається перейти до рівноважного стану. Всі ці процеси, в неущільненому осаді, на думку академіка М.М.Страхова, відбуваються так: 1) розчинення та видалення малостійких розчинних мінералів; 2) утворення нових мінералів у нових фізико-хімічних умовах; 3) перерозподіл речовини й утворення конкрецій; 4) ущільнення та зменшення вологості; 5) перекристалізація, цементація та ін.

Конкреції утворюються внаслідок перерозподілу речовини і стягання її до окремих активних центрів. Вони дуже поширені в осадових породах і є зростками або стяжіннями різноманітної форми та розмірів – від міліметрів до метрів. Серед них трапляються опалові й халцедонові, фосфатні, гіпсові, залізисті, залізисто-манганові та ін.

Тривалі процеси взаємодії різних частинок, а також постійне підвищення тиску внаслідок занурення відкладених осадів та ззбільшення товщини, а отже і маси перекриваних осадів, ведуть до загального ущільнення – скам’яніння (літифікації). Важливе значення в цьому процесі має цементація. Цементувальними можуть бути кремнезем, окисли заліза, карбонати, глинисті мінеральні агрегати та ін. Вони заповнюють пори між окремими частинками осаду і скріплюють їх. Склад цементу часто відображений і в назві породи – залізистий пісковик, карбонатний пісковик, кварцитоподібний пісковик тощо.

Текстурною одиницею шару може бути мікрошар, товщину якого часто вимірюють міліметрами, або частками міліметра, рідше сантиметрами. Група подібних мікрошарів утворює серію. Ці текстури в осадових породах дуже різноманітні, однак їхня морфологічна різноманітність зводиться до трьох головних типів – горизонтальної, скісної та хвилястої. Вивчення текстурних особливостей дає змогу робити висновки стосовно динаміки середовища осадонагромадження. Горизонтальна шаруватість утворюється в морських та озерних умовах, де в придонних частинах нема хвилювання або течії. Скісна шаруватість виникає там, де є спрямовані течії, хвиляста – де є поступальновікові рухи. Одна з відмін хвилястої шаруватості – лінзоподібна. Простежуються також перехідні види шаруватості – скісно-хвиляста, хвилясто-горизонтальна і складні, наприклад скісношаруваті серії, перекриті горизонтально-шаруватими, а далі – знову скісношаруватими і так наступний цикл.

Важливим для вивчення елементом є будова поверхні нашарування. Тут часто можна простежити знаки хвильок – ряди валиків, які виникають унаслідок дії хвиль та повітряних струменів на поверхню незатверділого осаду. В такому ж вигляді вони трапляються й у викопному стані. На поверхні нашарування часто є сліди механічної дії різних предметів, які пливли за течією і залишали певні відбитки в незатверділому осаді. Це можуть бути також сліди життєдіяльності організмів Такі відбитки на поверхнях шарів називають ієрогліфами. В залежності від свого походження вони поділяються

64

на біогліфи та механогліфи. Ієрогліфи трапляються серед осадових та осадово-вулканогенних порід різного віку (від докембрійських до четвертинних) і генези (морських, лагунних, озерних). Частина з них є слідами життєдіяльності давно вимерлих живих організмів – ходи черв’яків, нірки крабів, сліди птахів та інших тварин, а інші виникли під впливом механічної дії на незатверділий осад різних чинників, таких, наприклад, як рух води на дні водойми Внаслідок цьго виникли боріздки, ямки різної форми, які після заповнення осадом давали барельєфний зліпок на нижній поверхні молодшого шару, що перекрив попередньо утворену поверхню раніше сформованого шару з нерівностями.

Таке ж об’ємне зображення давали різні сліди волочіння водою якихось твердих предметів, ямки від падіння великих крапель дощу, струмочки стікання води, тріщинки висихання тощо. Усі сліди життєдіяльності, залишені тваринами і рослинами, об’єднують терміном біогліфи, а спричинені механічним впливом різних неживих предметів – механогліфи.

Вивчення механогліфів має важливе значення для з’ясування палеогеографічних і фаціальних умов утворення осадів, особливо при вивченні потужних флішових і моласових товщ та інтерпретації складчастих структур. Наприклад, наявність ієрогліфів на нижній поверхні шару свідчить про нормальне залягання шарів, що дозволяє навіть за аналізом товщ на окремих відслоненнях впевнено говорити про співвідношення стратиграфічних підрозділів, що його складають – світ, підсвіт, а також окремих шарів між собою, чи в нормальній вони послідовності залягають, чи ні. Напрям видовження механогліфів свідчить про спрямованість підводних течій у басейні та напрям транспортування матеріалу, а також про його глибину.

Наявність на поверхні шару тріщин висихання чи слідів крапель дощу свідчить про те, що поверхня ще не затверділого осаду якийсь час перебувала над рівнем води, тобто була нетривала перерва в седиментогенезі. Хвилеприбійні знаки свідчать про невеликі глибини, скоріш за все про прибережні місця осадконагромадження.

Серед біогліфів розрізняють дві великі групи – зовнішні (екзогліфи) і внутрішні (ендогліфи). Екзогліфи трапляються на нижній або верхній поверхні шару, ендогліфи – всередині нього. До біогліфів належать сліди пересування, тобто відбитки кінцівок чи тіла організму на незатверділому осаді, нори та ходи тварин, які жили на дні, висвердлені нірки в твердих породах молюсками-літографами, сліди розвитку (шкарлупа яєць та скам’янілі яйця рептилій, копроліти тощо), отвори свердління гастроподами черепашок інших молюсків, прижиттєві пошкодження з подальшим залікуванням, сліди загибелі. Наука прпо сліди існування та життєдіяльності давніх організмі в у різноманітних її проявах є окремим напрямом палеонтології – палеоіхнологією.

УТВОРЕННЯ І ЗАЛЯГАННЯ ОСАДОВИХ ПОРІД

Формування осадових порід пов’язане зі складним первинного осаду і тривалим процесом, який у цілому називають літогенезом. Головні стадії літогенезу такі: утворення первинного вихідного матеріалу; його транспортування; нагромадження осаду (седиментогенез); перетворення осаду в породу (діагенез). Наступні зміни пов’язані з процесами катагенезу, метаморфізму та звітрювання.

Матеріалом для утворення осадових порід є продукти руйнування магматичних, метаморфічних та раніше утворених осадових порід на поверхні Землі. Головну масу продуктів руйнування дає звітрювання. Під дією поверхневих вод, менше вітрів та льодовиків, цей матеріал потрапляє в зони осадонагромадження (седиментації).

65