Химический состав хлоридных пород, мас. %

Компонент	1	2	3	4	5	6
NaCl	97,81	70,04	90,23	8,7	40,52	26,4-32,4
KCl	-	-	-	27,6	54,24	13,5-13,6
MgCl2	0,14	-	0,45	29,4	0,23	-
CaCl2	0,11	1,22	-	-	-	-
MgSO4	-	-	0,61	-	-	2,69-34,2
K2SO4	-	-	1,61	-	-	2,3-5,4
CaSO4	12,0	7,20	0,72	0,8	0,99	0,5-1,5
К2О	-	-	-	-	-	11,4-13,2
H2O	0,42	6,34	0,86	32,7	-	0,8-5,0
H.O.	0,29	15,18	5,88	0,7	1,99	0,9-6,6
Σ	111,77	101,98	103,36	103,9	102,97

Примечания: 1 – каменная соль, нижняя пермь, Бахмутская котловина; 2 – то же, миоцен, Нахичевань; 3 – то же, Величка; 4 – карналлитовая порода, нижняя пермь, Верхнекамское месторождение; 5 – сильвинитовая порода, нижняя пермь, Соликамск; 6 – каинитовая порода, неоген, Украина.

Структуры также весьма разнообразны. Среди них распространены кристаллически-зернистые (криптокристаллические, тонко-, мелко-, средне-, крупно-, грубозернистые), волокнистые, спутанно-волокнистые, натечные, кристаллобластовые (гранобластовые, порфиробластовые, пойкилобластовые и т.д.), метасоматические, катакластические и др.

Основные типы пород. Среди сульфатных пород широко распространены ангидритовая и гипсовая разности.

Ангидритовые породы встречаются в виде тонких прослоев, а также пластов и линз повышенной мощности. В свежих сколах порода имеет голубовато-серую иногда серую окраску, реже белую и красноватую. Близ поверхности Земли подвергается гидратации и переходит в гипсовую породу, что сопровождается значительным увеличением объема и изменением текстуры и структуры. Одновременно в слоистых ангидритовых породах возникает мелкая складчатость – плойчатость. Характерны также гранобластовые и гетеробластовые структуры и массивные, пятнистые, брекчиевидные иногда со следами выщелачивания текстуры. В разрезе ангидритовые породы обычно переслаиваются с гипсовыми, каменной солью и глинами. В виде небольших пятен, желваков, тонких присыпок и прослоев присутствуют в толщах каменных и калийных солей.

Пример описания

Ангидритовая порода серого цвета со слабым голубоватым оттенком, тонкозернистая; характеризуется пятнистой, участками брекчиевидной текстурой, обусловленной частичным растворением ангидрита и замещением его пластинчатым гипсом в кавернах выщелачивания. Кроме того, в трещинах наблюдается отложение глинисто-битуминозного вещества с примесью доломита буровато-коричневого цвета (наблюдается слабая реакция с HCl). Мощность таких трещинок составляет 1-2 мм. Твердость породы составляет 3,5 (стекло не режет). Гипсовые пластинчатые выделения бесцветные прозрачные, легко царапаются ногтем и достигают в поперечнике 3-5 мм.

Гипсовые породы отличаются белой и серовато-белой окраской, реже – желтоватой и розоватой. Структура их кристаллически-зернистая, текстура слоистая, реже массивная. Для гипсовых пород, подвергшихся выветриванию на поверхности Земли, типичны вторичные пластинчатые кристаллы гипса крупных размеров. На участках, где гипсовые породы непосредственно контактируют с битуминозными, образуются месторождения самородной серы.

Разновидностью гипсовых пород являются селенитовые прослои. Они имеют сравнительно небольшую мощность (до 25 см), характерны для приконтактовых зон с вмещающими породами и обычно имеют вторичное происхождение. Окраска селенитовых прослоев розоватая, красноватая, буроватая и желтоватая, часто они бесцветные. Характерным отличием является шелковистый отлив и волокнистая структура с волокнами, ориентированными перпендикулярно напластованию.

Другими характерными разностями гипсовых пород являются зернистые, землистые, очковые порфирового строения гипсы.

Наиболее распространенными хлоридными породами являются каменная соль, сильвинит и карналлитовая порода. Каменные соли (галититы) сложены в основном галитом. В качестве примеси часто присутствуют другие хлориды, сульфаты, оксиды и гидроксиды железа, глинистые минералы. Породы, содержащие повышенные количества глин, насыщенные волокнистым ангидритом и пелитоморфными, часто битуминозными карбонатами, называются галопелитами. Обычная окраска галититов беловато-серая, синяя или желтовато-розовая, часто порода бесцветная прозрачная – в перекристаллизованных участках. Серая окраска обусловлена примесями ангидрита и глинистых минералов, розовая – гематита, жёлтая – гётита, синяя – дефектностью кристаллической решетки. Кристаллы галита часто содержат включения пузырьков жидкости и газа, которые обусловливают непрозрачность породы. Обычно каменная соль имеет тонкую (ленточную) слоистость, обусловленную чередованием чистых и загрязненных примесями слойков, которая связана с сезонностью осаждения минеральных частиц. Структура породы обычно кристаллически-зернистая.

Сильвинит состоит из галита (25-60%) и сильвина (25-50%). Примесями являются ангидрит, глинистые частицы и др. Обычная окраска сильвина в породе красная, пёстрая или молочно-белая. Белая окраска обусловлена присутствием в минералах многочисленных пузырьков жидкости и газа, красная и розовая – примесью гематита. Сильвинитовая порода также характеризуется присутствием тонкой слоистости вследствие чередования прослоев сильвина, галита, глинистых частиц и ангидрита. Структура разнообразная: от тонкозернистой до гигантокристаллической.

При описании сильвинитовых пород прежде всего выделяют годовые слои. За "годовой" слой условно принимают чередование слойков сильвина и галита, ограниченных прослоями галопелитов (соляной глины).

Пример описания

Сильвинит. В образце керна виден годовой слой мощностью 9 см. Снизу вверх в нём установлен прослой галопелита мощностью 3 мм, окрашенный в тёмно-серый цвет со слабым буроватым оттенком. Выше наблюдается прослой серой перистой крупнокристаллической каменной соли (размер отдельных кристаллов достигает 10 мм) мощностью 2,5 см, постепенно переходящий в молочно-белый галит, характеризующийся среднезернистой структурой. Кристаллы его имеют округлые ограничения и изометрический облик, внутри отмечаются полурастворённые скелетные формы роста граней. Мощность этого прослоя составляет 3,0 см. На волнистой поверхности галита наблюдается прослой красно-розового сильвина крупно- и среднезернистого с размерами зёрен от 3 до 8 мм, вытянутых параллельно слоистости. Мощность этого прослоя составляет 3 см. Поверхность сильвинового слойка ровная, перекрыта микрозернистой каменной солью "высаливания", которая отложилась на месте растворённой части сильвина. Для неё характерна желтовато-розовая окраска, размер округлых зёрен не превышает 0,5 мм. Мощность прослоя соли "высаливания" не более 2 мм. Сверху годовой слой ограничен галопелитами следующего за ним годового слоя. На долю сильвина приходится более 33% общей мощности слоя.

Карналлитовая порода состоит из карналлита (50-80%) и галита (20-50%), обычны примеси ангидрита и глинистых минералов. Она окрашена в оранжево-красные и буровато-красные тона, распределение окраски в породе пятнистое. В виде включений в карналлите встречаются газообразные углеводороды и остатки солеобразующей среды (рапы).

Породы смешанного состава весьма разнообразны. Среди них можно выделить подгруппы собственно соляных пород (каинитовая, глауберитовая, полиминеральные и др.) и разнородных пород (сульфатно-карбонатные, хлоридно-глинистые, глинисто-ангидритовые, глинисто-карбонатно-хлоридные и т.д.).

Каинитовая порода включает каинит (40-70%) и галит (30-60%) с примесями других сульфатных и хлоридных минералов (полигалита, кизерита, лангбейнита, карналлита).

Глауберитовая порода состоит из глауберита (50-90%) и галита (до 50%). Характерны примеси карбонатов (3-12%), ангидрита. Отмечается повышенное содержание нерастворимого в соляной кислоте остатка (2-15%). В целом порода имеет желтовато-бурую и бурую окраску, реже серую, структура кристаллически-зернистая.

Полиминеральные собственно соляные породы отличаются широкими вариациями соотношения сульфатных и хлоридных минералов. Так, в соляных месторождениях Прикарпатья описана т.н. «твердая» соль (хартзальц), состоящая из сильвина, каинита, полигалита, кизерита, галита и ряда других минералов.

Диагностические признаки. Главными диагностическими признаками хлоридных пород являются малая плотность и твердость, матовый блеск вследствие повышенной гигроскопичности, окраска (красная, белая, синяя, серая) и характерный вкус. Сильвин и карналлит обладают жгуче-соленым вкусом, в отличие от умеренно соленого – у каменной соли. Сильвин несколько мягче галита, в результате при проведении по его поверхности стальной иглой она вязнет в минерале. При проведении по поверхности карналлитовой породы стальной иглой слышно характерное потрескивание. Кусок карналлитовой породы быстро тускнеет и расползается в сплошную массу благодаря наиболее высокой гигроскопичности.

Полевая диагностика сульфатных пород производится с учетом их малой твердости и плотности, характерной окраски, нерастворимости в соляной кислоте (в отличие от карбонатных пород). Учитывается парагенезис – присутствие в разрезах соляных пород. Характерным признаком сульфатных пород является наличие следов проявления карстовых процессов – кавернозность, формы растворения и др.

Генезис. Образование соляных пород начинается с процесса осаждения солей в лагунах, морских заливах и озерах. Для этого необходимы определенные условия: существование жаркого аридного климата, затрудненный водообмен с акваторией при постоянном притоке некоторого количества морской воды и равномерное тектоническое опускание территории бассейна седиментации со скоростью, компенсируемой мощностью отложившихся осадков.

Образование солей происходит химическим путем в результате выпадения кристаллов из истинных растворов при превышении концентрации вещества в растворе выше предела его растворимости. Для образования крупных соляных месторождений необходимо испарение огромных масс морской воды. Например, гипс начинает осаждаться после испарения 40% первоначального объема морской воды, галит – при испарении 90%. Для образования пласта гипса мощностью всего 3 м необходимо испарение столба морской воды с нормальной соленостью высотой около 4200 м. Реально это достигается только в результате непрерывного прогибания дна бассейна седиментации.

В строении соленосных толщ наблюдается определенная последовательность. Залежь обычно начинается с сульфатных пород, выше следует каменная соль, далее – калийные соли, которые перекрываются сульфатами, переслаивающимися с мергелями. Разрез соленосной формации подстилается и венчается карбонатными породами. Такой порядок последовательности выпадения солей определяется степенью их растворимости и периодичностью поступления в бассейн свежих вод. Влияют также концентрация солей в растворе, состав солей и температура воды.

Источниками солей в морской и озерной водах являются вулканические эксгаляции, выщелачивание пород и минералов в процессе выветривания на поверхности Земли, реже – растворение ранее образовавшихся залежей солей поверхностными водами.

В дальнейшем образовавшийся осадок соляных минералов при последующем погружении бассейна седиментации перекрывается другими осадками и подвергается воздействию процессов диагенеза, а затем и катагенеза. Осадок уплотняется, образуется цементирующая масса минералов за счет выпадения из иловых растворов. В условиях повышенной температуры и давления происходят перекристаллизация минералов, а затем образование кристаллически-зернистой соли (при катагенезе). Процессы образования пород и их перекристаллизации совершаются при сравнительно низких температурах – от 40 до 150ºС.

Условия, необходимые для образования мощных соленосных толщ, создаются в областях, переходных от платформ к геосинклиналям, в авлакогенах или в рифтовых зонах при аридном климате. При этом бассейн седиментации должен постоянно пополняться новыми порциями океанической воды, доступ которой ограничен рифовыми постройками или ангидритовыми валами. Уровень жидкости в солеродном бассейне обычно ниже уровня в питающем эпиконтинентальном море. Дно солеродного бассейна прогибается со скоростью, равной скорости накопления осадка (конседиментационное прогибание).

Инженерно-геологические свойства соляных пород необходимо обязательно учитывать при строительстве промышленных и жилых объектов. В зонах их распространения и выхода на земную поверхность интенсивно проявляются процессы карстообразования (т.н. соляной карст), часто происходят просадки и обрушения грунтов. Под давлением вышележащих пород соли вследствие свойства пластичности могут выжиматься из одних мест и перемещаться в другие. Вблизи шахт по разработке соляных месторождений наблюдаются опускания территории, сейсмические явления, в т.ч. «наведенные» землетрясения. Нагрузка зданий и других сооружений на толщи, сложенные соляными породами, приводит к заметному снижению земной поверхности (современные неотектонические опускания). Это может вызывать появление трещин в зданиях и дальнейшие более серьезные последствия.

Применение. Гипс находит применение для изготовления поделок. Полуобожженный гипс (алебастр) используется для получения отливок, слепков и моделей, в хирургии при изготовлении шин, а также в бумажном производстве, в строительстве в качестве цемента для каменной кладки. Демпферный гипс (обработанный перегретым паром) пригоден для изготовления строительных деталей, обладающих очень высокой прочностью – балок, панелей и т.д. Глино-гипсы используют как штукатурный материал.

Ангидрит применяется в тех же отраслях промышленности, причем иногда с большей выгодой, поскольку не нуждается в обезвоживании.

Каменная соль используется в химической промышленности, металлургии, пищевой промышленности. Соль, употребляемая в пищу, должна содержать не менее 98% NaCl, быть белого цвета, не иметь запаха и механических примесей. В химической промышленности она применяется при получении соляной кислоты, хлора и натриевых солей. Кроме того, каменная соль необходима в керамическом, мыловаренном и некоторых других производствах.

Калийные соли используются как агрономические руды. Карналлитовая порода является основной рудой для получения металлического магния. Сульфат натрия широко применяется в стекольной, химической и других отраслях промышленности.

Месторождения. Крупные месторождения гипса и ангидрита известны в Восточной Сибири, Приуралье, Донбассе, Прикарпатье, Средней Азии. Месторождения каменной соли также широко распространены на Сибирской платформе, в Украине, Белоруссии, Приуралье, Урало-Эмбенском бассейне, Донбассе, Днепровско-Донецкой впадине, Прикарпатье, Средней Азии.

Значительно реже встречаются месторождения калийных солей. В России уникальным является Верхнекамское месторождение калийных солей в районе городов Березники и Соликамск.

Вопросы для самопроверки

1. Какие породы объединяются в группу "эвапориты"?

2. Опишите вещественный состав и классификацию соляных пород.

3. Охарактеризуйте сульфатные породы.

4. По каким структурно-текстурным признакам можно отличить хлоридные породы от сульфатных?

5. Что характерно для смешанных сульфатно-хлоридных солей?

7. Какие условия необходимы для образования эвапоритов?

8. Назовите область применения эвапоритов.

9. Какие месторождения калийных солей Вам известны?