Текст книги "Лёссовый покров России. Учебное пособие"

Рассмотрев вопрос изученности лессовых образований на Земле, можно сделать некоторые выводы. Лессовый покров Земли человечество изучает уже много лет, весьма разносторонне и достаточно успешно. Изучение проводится в направлении как разработки теоретических вопросов геологической направленности, так и решения практических задач, где основное место занимает инженерная геология.

Вполне очевидно, что за последние десятилетия знания по лессовым образованиям мира существенно расширились, и в целом о них имеется достаточно полное представление. Практически определены основные площади распространения лессовых образований на Земле; решением теоретических и практических задач стали заниматься не только отдельные ученые, но и достаточно крупные государственные научно-исследовательские и производственные организации, что дает положительный эффект.

Нерешенными пока остаются проблема генезиса лессовых образований и некоторые проблемы строительства на лессовых породах. Сегодня генезис лессовых образований трактуется учеными по-разному и подчас весьма противоречиво. Видимо, пройдет немало времени, пока человечество полностью раскроет тайну происхождения лессового покрова Земли. Все это дает основание для продолжения работ по исследованию лессового покрова мира.

Как показал анализ публикаций, лессовые толщи регионов в своем геологическом разрезе всегда слоисты, что особенно четко отражается в чередовании лессовых ярусов с палеопочвами. Слоистость толщ, как полагают исследователи, обусловлена цикличностью экзогенного процесса формирования лессового покрова. Лессонакопление проходило циклами, с перерывами. Эта цикличность нашла свое отражение в стратиграфической оценке лессового покрова.

Цикличностью лессового покрова в свое время основательно занимался Я. Е. Шаевич, который утверждал, что она имеет теоретическое и практическое значение в инженерной геологии. Это научное направление в какой-то мере перекликается с палеогеографией. Вопросам цикличности строения лессового покрова посвятили свои работы С. А. Акинфиев, А. Б. Богуцкий, П. К. Волошина, B. C. Гончарова, М. Т. Адиков, В. И. Осипов, B. C. Быкова, А. К. Ларионов и др.

Глава 3. Лессовые образования как лессовая формация

Под формациями осадочных горных пород в геологии понимают комплексы пород, парагенетически связанных друг с другом и имеющих сходные вещественные составы и литологию. При этом под парагенезисом понимается постоянное сонахождение определенного (сходного) типа пород, образовавшихся в целом в достаточно общих ландшафтно-тектонических условиях.

Лессовые образования – это не песок и не глина; это специфическое геологическое тело, для которого характерны следующие признаки:

– образование в однотипных ландшафтно-климатических условиях в виде умеренного и семиаридного климата;

– распространение и залегание на поверхности Земли в виде покрова на всех положительных формах рельефа;

– литологически однотипные образования в виде суглинков (реже супесей) с преобладанием в их гранулометрическом составе частиц алевритовой (пылеватой) размерности;

– содержание в минеральном составе в качестве основных компонентов аллотигенного кварца с примесью полевых шпатов, а в составе глинистых фракций – гидрослюды;

– специфическая «лессовая» структура пород, которая в других осадочных горных породах практически не встречается.

Исходя из сказанного выше, вполне очевидно, что лессовые образования имеют все необходимые признаки для того, чтобы представлять собой определенную формацию. Такую формацию следует именовать лессовой.

Лессовая формация своим образованием связана с определенным отрезком времени в четвертичном периоде со своеобразными климатическими условиями ледниковой эпохи. Тогда климат неоднократно менял свой тепловой режим, перемежаясь межледниковыми отрезками времени. Это обстоятельство отразилось на геологическом строении лессовых отложений. Лессовые толщи в большинстве случаев имеют крупное слоистое строение (ярусность). Каждый ярус перекрывается слоем почвы. Эти почвы находятся в глубине лессовых толщ, и поэтому их называют погребенными.

Лессовая формация располагается на суше и в океанах (морях). В связи с этим ее следует разделять на две части – континентальную и морскую формации.

Морская формация. Лессовый мелкозем из атмосферы оседал на сушу и водную поверхность океанов, морей, озер. В результате этого в водоемах накапливались донные осадки, которые являются аналогами лессовых накоплений на суше. Эти акваториальные осадки из мелкозема создали толщи мощностью в десятки метров. По данным академика Н. М. Страхова, они состоят из частиц минералов размером менее 0,1 мм. Как считает Ш. Э. Усупаев, акваториальные накопления лессового мелкозема достаточно четко просматриваются во многих шельфах: в арктической акватории, на дне Атлантики (у Гренландии, вдоль восточных подводных равнин Северной и Южной Америк, в северной части Индийского океана (южнее полуострова Индостан и в Бенгальском заливе), в восточной части Атлантического океана вблизи африканского континента, восточнее Австралии в пределах развития зоны островных дуг. Следует полагать, что акваториальная лессовая формация по площади во много раз превышает те территории, которые занимает континентальная лессовая формация.

Континентальная формация. На суше лессовые образования занимают значительные площади Земли, залегая на ее поверхности в основном в районах равнин. На склонах горных хребтов мелкозем не накапливался (за исключением некоторых участков, так как его смывали атмосферные воды). На предгорных территориях, в зонах пролювиальных процессов, иногда встречаются лессовые образования, перекрытые грубообломочными наносами четвертичного возраста. Это является результатом экзогенных процессов, которые происходили после лессообразования. Залегающие под этими наносами лессовые породы часто имеют окаменелый и даже в какой-то мере метаморфизованный облик.

Из вышеприведенных данных следует, что накопление на поверхности Земли мелкозема и формирование из него лессов и лессовидных пород происходили одновременно, в определенный отрезок времени четвертичного периода, и в целом представляли собой общемировой, единый процесс лессообразования. Это процесс воздействовал на песчано-глинистые породы аллювиального генезиса, что придавало им лессоподобный облик. В свое время на это указывали Л. С. Берг (1916 г.), А. К. Сычев (1960 г.), С. В. Томирдиаро (1987 г.), Д. А. Кэтт (1988 г.), Э. В. Кадыров (1989 г.). Используя материалы этих ученых, Ш. Э. Усупаев составил карту районирования лессовой формации мира и выдвинул идею о планетарной модели образования лессовой формации на Земле.

Глава 4. Классификация лессовых пород

В 1986 г. академик Е. М. Сергеев и профессор А. К. Ларионов, проанализировав историю создания классификационных характеристик лессовых образований, пришли к выводу, что достаточно четкой терминологии не существует. В отечественной и зарубежной литературе широко распространены наименования лессовых образований, таких как «лесс», «лессовые породы» и ряд местных наименований. Например, в Аргентине лессовые образования называют «глины Пампа», в Африке – «перипустынные лессы». Ш. Э. Усупаев (1991 г.) насчитал до 60 наименований, которые дают лессовым образованиям исследователи разных стран.

Исследователь Н. И. Кригер (1966 г.) писал, что «для решения проблемы лессовых образований их следует строго разделять на лесс и лессовидные породы». М. П. Лысенко (1984 г.) предложил следующие критерии разделения на лесс и лессовидные породы: 1) по соотношению крупно – и мелкопылеватых частиц (лесс – менее 1,4, а лессовидные породы – более 1,4); 2) по показателю микроагрегативности (лесс – менее 15 %, лессовидные породы – более 15 %). Интересную классификацию предложил украинский ученый В. Ф. Краев (1984 г.), который лессовые образования разделил на три группы: лессы, лессовидные и лессоподобные породы. Под лессами понимались супеси и суглинки, не затронутые процессами выветривания, под лессовидными породами – средние и тяжелые суглинки со следами воздействия процессов выветривания и более плотные, чем лесс. Лессоподобными породами В. Ф. Краев предлагал считать неоднородные по гранулометрическому составу песчано-пылевато-глинистые образования со следами сильной выветрелости и более плотные, чем лессовидные породы.

Проведенный автором анализ публикаций из ряда стран показал, что в терминологии лессовых образований в настоящее время уже имеется известная определенность. Так, в составе лессовой формации следует выделять четыре квалификационных вида лессовых образований: 1) лессы; 2) лессовидные породы; 3) лессоподобные породы; 4) лесситы. При этом многие исследователи часто называют лессы «типичными лессами», а лессовидные породы – «преобразованными лессами».

Выше было сказано, что это ошибочное мнение. Лессоподобные образования – это локальные осадочные накопления, например в виде намытых водой пылевато-глинистых наносов, которые в результате воздействия процесса «облессования» приобрели некоторые черты лессовых пород (окраску, пористость, структуру и пр.). К лесситам исследователи относят литифицированные лессовые образования, которые по каким-то причинам утратили ряд признаков, свойственных этим образованиям, в том числе просадочные свойства. Следует отметить, что из четырех видов лессовых образований три вида – лессы, лессовидные и лессоподобные породы – являются первичными образованиями, а лесситы представляют собой лессовую породу, преобразованную из какого-либо вышеуказанного вида лессовых образований. Судя по литературным данным, лесситы встречаются довольно редко.

Таким образом, классификация лессовых образований должна иметь следующий вид: лессы, лессовидные и лессоподобные породы, лесситы. Все эти четыре вида лессовых образований при общем подходе к ним можно объединить термином «лессовые породы», вполне отражающим общую суть лессовой формации.

Каждый из четырех видов лессовых пород всегда достаточно четко отличается от других по внешнему виду и внутреннему содержанию (гранулометрическому составу, структурам и т. д.).

Внешний вид. Лессы во всех районах мира имеют практически однотипную окраску – светло-желтую, палевую, палево-серую. Лессовидным породам свойственны более темные окраски – от темных желто-бурых до коричневых, иногда даже с красноватым оттенком. Бурая окраска связана с присутствием большого количества окислов железа, а красноватая – с наличием соединений алюминия. Лессоподобные породы всегда имеют темно-бурую окраску, что является признаком и следствием длительного и интенсивного воздействия на их вещественный состав процессов выветривания. Лесситы обычно окрашены в желто-бурые тона.

Внутреннее содержание. Лессы, как правило, представляют собой легкие суглинки (реже супеси), лессовидные породы – средние и тяжелые суглинки, лессоподобные образования – тяжелые суглинки и даже глины с примесями обломочного материала. Каждый вид лессовых пород характеризуется своими структурами. В соответствии с классификацией А. К. Ларионова, лессам присущи зернистые структуры, лессовидным породам – зернисто-агрегативные (реже агрегативные), лессоподобным – агрегативные. Лесситы имеют структуры монолитного характера, что существенно отличает их от других видов лессовых пород.

Рис. 4.1. Изменение окрасок лессовых пород европейской части России (верхний ярус)

На рис. 4.1 в качестве примера показаны виды и окраска лессовых пород европейской части России (верхний ярус лессовых толщ). Вблизи г. Воронежа залегают лессовидные породы – средние и тяжелые суглинки желто-бурого, нередко коричневатого цвета. В окрестностях г. Ростова-на-Дону преобладают лессовидные породы в виде средних суглинков желто-бурой окраски. Восточнее, в Калмыкии, распространены лессы – легкие суглинки (иногда супеси) светло-желтого цвета. В Юго-восточном Предкавказье залегают преимущественно лессы – легкие суглинки палево-серого цвета, иногда с зеленоватым оттенком, что обусловлено присутствием значительного количества зеленоокрашенных акцессорных минералов (амфиболов, пироксенов и др.). Эти минералы содержатся в горных породах Северного Кавказа. Из сказанного следует, что в глобальном процессе лессонакопления известное участие принимали разносимые ветром продукты выветривания местных горных пород. Такую же картину можно наблюдать в лессовых породах южной части Русской платформы, которые содержат примесь акцессорных минералов, свойственных ледниковым отложениям европейской территории России. В лессовых отложениях Воронежской области присутствует также вулканический пепел, который, по всей видимости, поступал из вулканов Кавказа.

Лессы широко распространены на высоких равнинах континентов Земли и иногда даже в районах предгорий. Они характерны для следующих территорий: Китай, Средняя Азия (Кыргызстан, Узбекистан, Туркменистан), Передняя Азия (Афганистан, Иран, Саудовская Аравия), юго-восточная часть Предкавказья, Закавказье (Азербайджан, Грузия), юг Украины, Молдова, Восточная Европа (Румыния, Болгария, Венгрия, Польша, Словакия), США, Аргентина, Новая Зеландия.

Лессовидные породы располагаются по северной окраине «лессового пояса» Северного полушария – Аляска, Канада, Монголия, Сибирь, Северный Казахстан, северная часть европейской территории России и Украины, Белоруссия, а также по южной окраине этого пояса – Передняя Азия (Пакистан, Ирак, Сирия, Иордания, Израиль, Йемен). Развиты лессовидные породы в Центральной и Южной Европе (Чехия, Австрия, Германия, Югославия с островами Адриатического побережья, Албания, Греция), на западе Европы (Франция с островами в Ла-Манше, Бельгия, Нидерланды) и северо-западе Европы (Англия, Шотландия, Ирландия), а также в Южной Америке (Уругвай, Бразилия, Перу).

Лессоподобные породы обычно бывают представлены какими-либо песчано-глинистыми образованиями аллювиального генезиса, которые под воздействием лессобразовательного процесса получали лессовидный облик; во многих случаях он существенно отличается даже облика от лессовидных пород. Лессоподобные породы имеют небольшую мощность и чаще всею наблюдаются на окраинах «лессовых поясов» полушарий Земли – Австралия, южная часть Африки, Индия, Испания, Гренландия, Шпицберген и в других местах. К лессоподобным образованиям, на наш взгляд, относятся лессово-ледовые комплексы Северной Якутии (Сибирь).

Лесситы чаще всего располагаются в нижних частях мощных толщ лессовидных пород и тяготеют к аридным климатическим зонам. В России лесситы пока не отмечены. Возможно, они имеются, но в литературе сведения об этом пока отсутствуют.

Глава 5. Вещественный состав лессовых пород

Лессовые образования обладают свойственными только им минералогическим составом и структурами. У осадочных пород четвертичного периода другой внешний вид и иное внутреннее содержание. Поэтому вполне определенно можно говорить о том, что лессовые образования имеют свой, лессовый минералогический состав и лессовые структуры.

5.1. Минералогический состав

Общие положения. В состав лессовых образований (лессов, лессовидных пород и отчасти лесситов) всегда входит три разные по генезису группы минералов; 1) кластогенные; 2) высокодисперсные (глинистые и неглинистые); 3) типоморфные.

В табл. 5.1 перечислены основные в количественном отношении минералы, которые слагают лессовые образования. Группа кластогенных минералов разделена на устойчивые и неустойчивые в процессе выветривания; высокодисперсные – на глинистые и неглинистые; типоморфные – на устойчивые, труднорастворимые и легкорастворимые в воде. Из указанных минералов в лессовых образованиях породообразующими всегда являются кварц, полевые шпаты, глинистые (типа гидрослюд) и карбонаты (типа кальцита). Это типично для всех лессовых образований мира (исключение составляют лессоподобные образования).

Таблица 5.1

Минералы лессовых пород

Минералогический состав изучен автором в процессе собственных исследований лессовых пород разных стран мира (Китай, Средняя Азия, Россия, Украина, Европа, Аргентина и др.) и на основании данных зарубежных публикаций. В целом минералогический состав охарактеризован в монографии «Минералы лессовых пород» (1980 г.). Поэтому ниже приведены в основном новые, более детальные сведения по главным минералам лессовых пород – кварцу, глинистым минералам, карбонатам и гипсу. Это позволило более целенаправленно взглянуть на вопросы генезиса и свойства лессовых образований.

Кластогенные минералы лессовых образований в основной своей массе аллотигенны, т. е. они образовались до формирования лессовых пород. Известное количество высокодисперсных минералов также относятся к аллотигенным образованиям, но некоторые имеют аутигенное происхождение. Кластогенные минералы представлены песчаными и пылеватыми частицами, высокодисперсные типичны для глинистых фракций. На рис. 5.1. показаны кластогенные минералы алевритовых фракций лессовой породы Северного Кавказа (фото в микроскопе).

Рис. 5.1. Кластогенные минералы алевритовых фракций лессовидных суглинков (г. Ростов-на-Дону): а, б – соответственно легкие и тяжелые минералы

Кварц. В лессах и лессовидных породах мира всегда содержится минерал кварц – аллотигенный и аутигенный. В лессовых породах он является одним из основных минералов (табл. 5.2). В лессах Востока (Китай), Средней Азии, США, Аргентины и других регионов кварц в составе пылеватых фракций размером 0,05–0,005 мм занимает в среднем 30–40 %. В лессовидных породах количество кварца достигает 60–70 %. Совместно с кварцем в лессах всегда достаточно много присутствует полевых шпатов, однако в лессовидных породах количество полевых шпатов существенно снижается.

Таблица 5.2

Количество аллотигенного кварца в алевритовых фракциях лессовых пород мира

Это связано с воздействием на полевые шпаты процессов выветривания во время формирования лессовых образований и в последующий период эпигенеза. Полевые шпаты разрушались и давали начало образованию глинистых минералов (типа гидрослюд). В конечном итоге это повышало содержание в лессовидных породах глинистых фракций.

В алевритовых фракциях кристаллы аллотигенного кварца имеют изометричную угловатую форму, на их поверхности видны царапины и точечные углубления. Самые мелкие алевритовые частицы таких царапин не имеют, форма частиц более плоская. Большинство исследователей лессовых пород наличие царапин на поверхности кварца объясняют механическим взаимодействием частиц, что имело место в процессе эолового переноса мелкозема.

Кварц содержится также в пелитовых (глинистых) фракциях лессовых пород. С помощью электронного микроскопа было установлено два вида кварца – аллотигенный и аутигенный. Содержание аллотигенного кварца невелико – не более 2–3 % общей массы пелитовых фракций. Он имеет форму угловатых кристаллов. Вполне очевидно, что этот кварц сингенетичен кварцу алевритовых фракций. Аутигенный кварц встречается только в лессовидных породах и представлен двумя видами: 1) оболочки на поверхности некоторых алевритовых частиц; 2) хлопьевидные скопления размером до 8 мкм.

Изучение структур лессовых пород показало, что аутигенный кварц совместно с глинистыми и типоморфными минералами всегда участвует в структурообразовании. При содержании такого кварца в количестве более 8 % массы глинистых фракций структуры лессовых пород имеют повышенные прочность и водостойкость. В таких случаях в лессовых породах просадочные процессы проявляются в замедленном темпе.

Из вышесказанного можно сделать некоторые генетические выводы. В алевритовой фракции лессов основное место всегда занимают частицы полевых шпатов (более 50 %) и в несколько меньшем количестве – кварц. Из этого следует, что такой минеральный состав является типовым для пыли (мелкозема), из которой создавались лессы. Такой же минеральный состав имел мелкозем, из которого формировались лессовидные породы, но в последующем активное воздействие процессов выветривания разрушило какое-то количеств полевых шпатов, и зерна кварца в породах стали занимать уже основное место (до 80 %).

В заключении обзора по кластогенным минералам необходимо сказать о тяжелых (акцессорных) минералах и вулканических пеплах. Тяжелые минералы входят в состав алевритовых фракций лессовых пород. По своему составу, количеству и внешней форме во всех лессовых породах они практически однотипны, но иногда среди них присутствуют другие минералы. В качестве примера можно привести лессы Предкавказья, в которых среди тяжелых минералов содержится значительное количество пироксенов и амфиболов. Это свидетельствует о том, что в процессе эолового накопления мелкозема принимали участие продукты выветривания местных горных пород.

Вулканические пеплы (вулканическое стекло) в лессовых породах наблюдаются в виде единичных зерен, но вблизи вулканических гор в лессовых толщах часто присутствуют целые прослои из пеплов (Предкавказье, Камчатка и др.). В прослоях среди пепла всегда содержатся частицы мелкозема.

Глинистые минералы. Несмотря на большое количество публикаций минеральный состав лессовых пород освещается не часто и довольно поверхностно. В основном приводятся сведения по кластогенным минералам песчаных и алевритовых фракций (описываются «легкие» и «тяжелые» минералы). Глинистые минералы чаще всего характеризуются в общих фразах, без детального качественного анализа, что, по всей видимости, связано со сложностью и трудоемкостью исследования этих минералов. Наиболее полную характеристику глинистые минералы, как в общем и другие виды минералов, получили в упомянутой выше монографии автора.

В лессах всех регионов Земли основное место в глинистых фракциях (менее 0,005 мм) занимает минерал гидрослюда. Исследования показали, что на частицах гидрослюд лессов практически отсутствуют следы выветривания. Поэтому наряду с кластогенными минералами песчаных и алевритовых фракций (полевыми шпатами и кварцем) гидрослюды лессов следует относить к числу первичных минералов.

Иначе обстоит дело с глинистыми фракциями лессовидных пород. Кроме основного минерала – гидрослюды в них содержатся минералы каолинит, галлуазит, монтмориллонит и др. Многие частицы гидрослюд несут существенные следы воздействия процесса выветривания. Такие частицы имеют другой внешний вид и структуры смешанно-слойного строения. В процессе выветривания дальнейшее изменение этих частиц направлено в сторону образования монтмориллонита. В тяжелых лессовидных суглинках монтмориллонит уже можно наблюдать в виде самостоятельных частиц.

Частицы полевых шпатов покрыты пленками окислов железа, поверхность изъедена под воздействием процесса выветривания. Продуктом этого процесса являются вновь образованные гидрослюды, которые увеличивают глинистость пород.

Не останавливаясь подробно на характеристике каждого глинистого минерала лессовых пород, отметим главное. В глинистых фракциях лессов всех регионов Земли основное место всегда занимают гидрослюды, причем, как правило, хорошо сохранившиеся. Это указывает на генетическую общность лессов всех регионов Земли.

Типоморфные минералы – это аутигенные образования. Такие минералы в лессовых образованиях связаны с постгенетическим периодом, они присутствуют во всех видах лессовых пород. Типоморфные образования представлены многим минералами, особенно в лессовидных и лессоподобных породах (табл. 5.3). Такое разнообразие состава типоморфных минералов связано с особенностями климатических условий территорий, режимом и солевым составом атмосферных осадков, расстоянием до крупных водных бассейнов и т. д. В табл. 5.3 минералы расположены в алфавитном порядке. В этот перечень с известной долей условности внесены кварц и монтмориллонит, которые также образуются в лессовых породах в постгенетическое время в процессе выветривания.

Типоморфные минералы – соли, окислы и гидроокислы в лессовых породах, за исключением карбонатов и гипса, практически всегда имеют вид мелких частиц, входящих в состав структурных агрегатов, или пленок на поверхности кластогенных минералов; общее их количество незначительно.

Таблица 5.3

Типоморфные образования лессовых пород

Ниже приводится характеристика карбонатов (кальцита) и сульфатов (гипса) как минералов, присутствующих в лессовых образованиях в значительных количествах. Наиболее подробно при этом описываются карбонаты, имеющие породо– и структурообразовательное значение. Гипс освещается с позиций носителя информации о характере процессов в эпигенезе лессовых пород. Все другие тиморфные минералы с достаточной полнотой описаны в монографии «Минералы лессовых пород» (1980 г.).

Карбонаты в лессовых породах присутствуют всегда и имеют для них весьма существенное значение. Количество карбонатов бывает различным. В виде усредненных значений это выглядит следующим образом: лессы – 10–18 %, лессовидные породы – 5–10 %, лессоподобные образования – 2–6 %. Иногда карбонатов бывает много. Так, в Северной Америке обнаружены сцементированные лессовые породы («лесситы»), в которых количество карбонатов достигает 40 % (Browzin B.S., 1981 г.).

Карбонаты в лессовых породах в подавляющей массе представлены кальцитом. Важно отметить, что в лессовых породах содержатся разные карбонаты. Одна их часть находилась в составе мелкозема (аллотигенные, или первичные карбонаты), другая возникла в процессе структурообразования лессовых пород (аутигенные, или вторичные карбонаты). Первичный кальцит имеет вид сероватых кристаллов размером более 0,05 мм с явными следами окатанности. Такой кальцит типичен для лессов. Вполне очевидно, что эти кристаллы прошли путь ветрового переноса.

В лессовидных и лессоподобных породах основное место занимают вторичные карбонаты, а первичных карбонатов бывает очень мало. Вторичные карбонаты формировались в разные отрезки времени эпигенеза и поэтому имеют весьма разнообразные внешние формы – отдельные кристаллы, прожилки в трещинах пород, крупные образования в виде конкреций (рис. 5.2) и т. д.

Рис. 5.2. Карбонаты лессовых пород (конкреции)

Изложенные выше сведения о карбонатах позволяют сделать некоторые выводы: 1) лессовые породы мира всегда содержат карбонаты (без карбонатов они не являются лессовыми образованиями); 2) для каждого вида лессовых пород характерно свое количество карбонатов, имеющих определенные генетические особенности; 3) для лессов характерны первичные, а для лессовидных и лессоподобных пород – вторичные карбонаты, сформировавшиеся в посгенетическое время.

Гипс. В лессовых образованиях всегда присутствуют типоморфные минералы из класса сульфатов. Основное в количественном отношении место среди них всегда занимает гипс. Другие сульфаты (ангидрит, мирабилит, тенардит, эпсомит) встречаются в виде единичных кристаллов. Согласно табл. 5.4, в которой показано содержание гипса в лессовых породах некоторых регионов мира, количество гипса (от общей массы породы) редко превышает 3 %, чаще всего это 0,5–1 % или единичные зерна. Каких-либо резких различий в количествах гипса в лессах, лессовидных и лессоподобных породах не прослеживается. Повышенное содержание гипса отмечается только в тех лессовых породах, которые расположены вблизи водных бассейнов. Так, в лессах Восточного Предкавказья, около Каспийского моря, в отдельных случаях количество гипса достигает 20 %, в Приазовье – 3 %, у озера Иссык-Куль – 2 %. Повышенное содержание гипса связано с большим количеством солей в атмосферных водах, которые выпадают на поверхность лессовых покровов. Например, на Черноморском побережье в течение одного года с атмосферными осадками на 1 км² выпадает до 60 т солей, в том числе сульфатов около 12 т.

Таблица 5.4

Количество гипса в лессовых породах, %

Интерес представляет размещение гипса в лессовых массивах. Больше всего гипса содержится на склонах рельефа, речных террасах; в депрессиях рельефа он отсутствует. В лессовых толщах гипс рассеян, иногда скапливается в их верхней части, под горизонтом аутигенных карбонатов. В нижних частях толщ он не встречается.

В генетическом отношении гипс лессовых образований разделяется на два вида – аллотигенный и аутигенный. Аллотигенный гипс, по-видимому, пришел в составе мелкозема. Его кристаллы имеют следы окатанности и сильно выветрены. Такой гипс просматривается практически только в лессах (Китай, Средняя Азия, США, Аргентина и т. д.). Основная масса гипса имеет аутигенный генезис и связана с поступлением солей в лессовые толщи с атмосферными водами.

Аутигенные кристаллы гипса имеют псаммитовую и алевритовую размерность. Для них характерна удлиненная псевдоромбическая или ромбическая форма. Кристаллы имеют волокнистое строение. Встречаются чечевицеобразные двойники по галльскому закону двойникования. Кристаллы обладают более низкими, в сравнении с гипсом морского генезиса, показателями преломления. Встречаются скопления из кристаллов (5 мм и более), которые легко разрушаются в пальцах. В составе таких друзевидных скоплений всегда присутствуют глинистые частицы.

Кристаллы гипса и его мелкие скопления в структурообразовании лессовых пород участия не принимают и играют роль механической примеси.

В кристаллах гипса содержатся микроэлементы, типичные для вмещающих их лессовых пород, но в то же время отсутствуют характерные для лессовых образований Mo, Ga, Zn, Be, Sn. Изотопные исследования сульфатов лессовых пород показали, что их изотопный состав не имеет аналогов среди солевых аккумуляций осадочных пород, подстилающих лессовые толщи. Видимо, сульфаты лессовых образований можно выделять в особую «лессовую» генерацию.