Красные кровати
Красные пласты (или красные пласты ) представляют собой осадочные породы , обычно состоящие из песчаника , алевролита и сланца , которые имеют преимущественно красный цвет из-за присутствия оксидов железа . Часто эти осадочные пласты красного цвета местами содержат тонкие пласты конгломерата , мергеля , известняка или некоторой комбинации этих осадочных пород. Оксиды железа, ответственные за красный цвет красных пластов, обычно встречаются в виде покрытия на зернах отложений, составляющих красные пласты. Классическими примерами красных отложений являются пермские и триасовые пласты на западе США и девонские старого красного песчаника фации в Европе. [1] [2]
Первичные красные грядки
[ редактировать ]Первичные красные пласты могут образоваться в результате эрозии и переотложения красных почв или более старых красных пластов. [3] но фундаментальная проблема этой гипотезы заключается в относительной нехватке красноцветных исходных отложений подходящего возраста вблизи области красноносых отложений в Чешире , Англия. Первичные красные пласты также могут образовываться в результате in situ (раннего диагенетического периода покраснения осадка ) в результате обезвоживания коричневых или тускло окрашенных гидроксидов железа. Эти гидроксиды железа обычно включают гетит (FeO-OH) и так называемый «аморфный гидроксид железа» или лимонит . Большая часть этого материала может представлять собой минерал ферригидрит (Fe 2 O 3 H 2 O). [4]
Было обнаружено, что этот процесс обезвоживания или «старения» тесно связан с педогенезом в аллювиальных поймах и пустынях . Гетит (гидроксид железа) обычно нестабилен по отношению к гематиту и в отсутствие воды или при повышенной температуре легко дегидратируется по реакции: [5]
- 2FeOOH (гетит)→ Fe 2 O 3 (гематит) +H 2 O
( Свободная энергия Гиббса G) для реакции гетит → гематит (при 250 ° C) составляет -2,76 кДж / моль, и G становится все более отрицательным с меньшим размером частиц. Таким образом, обломочные гидроксиды железа, включая гетит и ферригидрит, со временем самопроизвольно превращаются в красный гематитовый пигмент. Этот процесс не только объясняет постепенное покраснение аллювия, но и тот факт, что более старые пески пустынных дюн покраснеют более интенсивно, чем их более молодые аналоги. [6]
Диагенетические красные пласты
[ редактировать ]Красные пласты могут образовываться во время диагенеза . Ключом к этому механизму является внутрипластовое изменение железомагнезиальных силикатов насыщенными кислородом грунтовыми водами при захоронении. Исследования Уокера показывают, что гидролиз роговой обманки и другого железосодержащего детрита следует серии растворения Гольдича . Это контролируется свободной энергией Гиббса конкретной реакции. Например, наиболее легко изменяемым материалом будет оливин : например
- Fe 2 SiO 4 (фаялит) + O 2 → Fe 2 O 3 (гематит) + SiO 2 (кварц) с Е = -27,53 кДж/моль
Ключевой особенностью этого процесса, примером которой является реакция, является образование ряда побочных продуктов, которые осаждаются в виде аутигенных фаз. К ним относятся смешаннослойные глины ( иллит - монтмориллонит ), кварц , калиевый полевой шпат и карбонаты , а также пигментные оксиды железа . Покраснение прогрессирует по мере того, как диагенетические изменения становятся более продвинутыми, и, таким образом, это механизм, зависящий от времени. Другое следствие состоит в том, что покраснение этого типа не является специфичным для конкретной среды осадконакопления . Однако благоприятные условия для формирования диагенетических красных пластов, т. е. положительный Eh и нейтрально-щелочной pH, чаще всего встречаются в жарких полузасушливых районах, и именно поэтому красные пласты традиционно ассоциируются с таким климатом. [7] [8]
Вторичные красные грядки
[ редактировать ]Вторичные красные пласты характеризуются неравномерной цветовой зональностью, часто связанной с субсогласия выветривания профилями . Цветовые границы могут пересекать литологические контакты и проявлять более интенсивное покраснение вблизи несогласий. Фазы вторичного покраснения могли накладываться на ранее сформировавшиеся первичные красные отложения в карбоне южной части Северного моря . [9] Постдиагенетические изменения могут происходить посредством таких реакций, как пирита окисление :
- 3O 2 + 4FeS 2 → Fe 2 O 3 (гематит) + 8S E = −789 кДж/моль
и сидерита окисление :
- O 2 + 4FeCO 3 → 2Fe 2 O 3 (гематит) + 4CO 2 E = −346 кДж/моль
Образовавшиеся таким образом вторичные красные пласты являются прекрасным примером телодиагенеза . Они связаны с поднятием , эрозией и выветриванием ранее отложившихся отложений и требуют для своего формирования условий, аналогичных первичным и диагенетическим красным слоям. [10]
См. также
[ редактировать ]- Красные пласты Техаса и Оклахомы
- Формация Чагуотер
- Ред-Хиллз, Канзас
- Старый красный песчаник
- Новый красный песчаник
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Словарь горнодобывающих, минеральных и родственных терминов (2-е изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт в сотрудничестве с Обществом горной промышленности, металлургии и геологоразведки, Inc., 1997. ISBN. 0-922152-36-5 . Проверено 8 ноября 2020 г.
- ^ Нойендорф, ККЕ; Мель, Дж. П. младший; Джексон, Дж.А., ред. (2005). Глоссарий геологии (5-е изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN 0-922152-76-4 .
- ^ Крынин, П.Д. (1950). «Петрология, стратиграфия и происхождение триасовых осадочных пород Коннектикута». Бюллетень Исследования геологии и естественной истории Коннектикута . 73 .
- ^ Ван Хаутен, Франклин Б. (май 1973 г.). «Происхождение красных грядок. Обзор-1961-1972». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 1 (1): 39–61. Бибкод : 1973AREPS...1...39В . doi : 10.1146/annurev.ea.01.050173.000351 .
- ^ Бернер, Роберт А. (февраль 1969 г.). «Гетитовая стабильность и происхождение красных пластов». Geochimica et Cosmochimica Acta . 33 (2): 267–273. Бибкод : 1969GeCoA..33..267B . дои : 10.1016/0016-7037(69)90143-4 .
- ^ Ленгмюр, Д. (1 сентября 1971 г.). «Влияние размера частиц на реакцию гетит = гематит + вода» . Американский научный журнал . 271 (2): 147–156. Бибкод : 1971AmJS..271..147L . дои : 10.2475/ajs.271.2.147 .
- ^ Уокер, Теодор Р. (1967). «Формирование красных пластов в современных и древних пустынях». Бюллетень Геологического общества Америки . 78 (3): 353. doi : 10.1130/0016-7606(1967)78[353:FORBIM]2.0.CO;2 .
- ^ Уокер, Теодор Р.; Во, Брайан; Гроун, Энтони Дж. (1 января 1978 г.). «Диагенез в пустынном аллювии первого цикла кайнозойского периода на юго-западе США и северо-западе Мексики». Бюллетень ГСА . 89 (1): 19–32. Бибкод : 1978GSAB...89...19W . doi : 10.1130/0016-7606(1978)89<19:DIFDAO>2.0.CO;2 .
- ^ Джонсон, ЮАР; Гловер, Б.В.; Тернер, П. (июль 1997 г.). «Многофазное покраснение и выветривание в красных пластах верхнего карбона в английском Уэст-Мидлендсе». Журнал Геологического общества . 154 (4): 735–745. Бибкод : 1997JGSoc.154..735J . дои : 10.1144/gsjgs.154.4.0735 . S2CID 129359697 .
- ^ Мюке, Арно (1994). «Глава 11 Часть I. Постдиагенетическое ожелезнение осадочных пород (песчаников, оолитовых железняков, каолинов и бокситов) - включая сравнительное исследование покраснения красных пластов». Развитие седиментологии . 51 : 361–395. дои : 10.1016/S0070-4571(08)70444-8 . ISBN 9780444885173 .