16. Осадочные породы, сформировавшиеся в условиях кислородной атмосферы; красноцветные толщи

Итак, в благоприятных условиях в районах, которые не подвергались с самого момента своего возникновения слишком сильным воздействиям, могут сохраниться древние осадочные породы с особенностями, указывающими на формирование в восстановительных атмосферных условиях. С другой стороны, можно утверждать, что некоторые окисленные породы явно образовались в условиях кислородной атмосферы.

Однако все это не так просто. Как мы видели, не каждая осадочная порода, в которой содержатся зерна пирита, обязательно должна была возникнуть в бескислородной атмосфере и не каждая порода из зерен окислов сформировалась в условиях кислородной атмосферы. Возьмем, например, самый распространенный минерал современных песков - кварц; он ничего не может сказать о составе атмосферы. Как мы узнали из предыдущих разделов, пески могут так хорошо отсортировываться по удельной массе зерен, что и в бескислородной атмосфере может накапливаться чистый кварцевый песок. Другой пример - слои кремнистого сланца в полосчатых железорудных формациях: они также состоят в основном из SiO₂.

Видимо, лучшими индикаторами состава атмосферы являются элементы, имеющие несколько окислов с разной степенью окисленности элемента. Мы уже показали, что полосчатые железорудные формации раннего и среднего докембрия содержат железо главным образом в его наименее окисленной форме - в виде минерала магнетита, а железорудные формации позднего докембрия и фанерозоя содержат полностью окисленную форму железа - минерал гематит.

Другая группа железосодержащих осадочных пород, в которых однако, содержание железа ниже, чем в обычных железорудных формациях, это красноцветные толщи. Они распространены не менее широко, чем железорудные формации, и представляют собой тонкозернистые кварцевые осадочные породы типа илистых наносов, т. е. зерна их имеют промежуточный размер между размерами зерен обычных песков и обычных глин. Более того, в сериях красноцветных толщ обычно встречаются тонкие прослои глин, а также более грубозернистые пласты песчаников и конгломератов (или только последних). Красноцветные толщи имеют материковое происхождение. Цвет их варьирует от ярко-красного до красновато-бурого. Такой окраской они обязаны железу, содержащемуся в них, впрочем в небольшом количестве. Железо включено в эти породы в виде мелких чешуек или адсорбировано на зернах кварца. Оно находится в трехвалентном, т. е. в полностью окисленном, состоянии, обычно в форме гематита (Fе₂О₃).

Образование красноцветных толщ - довольно сложный и еще не до конца понятый процесс. Гематит стабилен в сухом климате с относительной влажностью менее 60%. В более влажных районах устойчивым является сероватый минерал гётит, FeO (ОН) [30]. Исходя из этого полагали, что красноцветные породы сформировались в пустынях и, таким образом, должны свидетельствовать о пустынном климате данной местности в то далекое время. Но затем выяснилось, что в современных пустынях подобные образования встречаются очень редко. На том основании, что в составе древних красноцветных толщ встречаются глинистые минералы, сейчас предполагают, что эти породы формировались в два этапа. Считается, что их материал образовался на плоскогорьях, в климатических условиях саванн, но окончательное отложение его произошло в близлежащих бассейнах с пустынным климатом. Перенос крупных обломков мог осуществляться временно пересыхающими реками, мелких зерен - ветром или теми же реками. Впрочем, существует гипотеза, согласно которой большая часть гематита образовалась лишь после отложения, в ходе раннего диагенеза осадков.

Мы не будем подробнее вдаваться в проблему происхождения красноцветных толщ - она хорошо освещена в литературе [33]. Но необходимо запомнить, что эта группа осадочных пород обладает некоторыми особыми признаками, одинаковыми для таких пород, залегающих в различных районах земного шара в разных пластах фанерозоя, а также в верхнем докембрии. Это обломочные осадочные породы, сформировавшиеся тем или иным образом в условиях сухого климата и содержащие железо в его наиболее окисленной форме.