Проблеми палеогеографічного прогнозування на засадах вивчення донних відкладів солоних озер

Для з'ясування питання про існування періодичних коливань в потужностях річних шарів мулу дослідниками застосований спосіб «плаваючих кривих» , вперше запропонований, Кок-Блачфордом, і неодноразово застосовувався для встановлення періодів рядом дослідників: Клайтоном, Даниловим, Дефантом, Вілленом, Вассерфалем та ін.

Застосування даного методу виявило ряд коротких періодів З, 6, 11, 30 років та триваліших.

Вказаний аналіз дає можливість визначити для кожного періоду роки настання максимумів і мінімумів. Трирічний період помітний при простому уважному перегляді спостережуваних величин, для шестирічного періоду - середня величина за 3 роки, для 11-ти річного - з п'яти, причому роки настання максимумів та мінімумів завжди припадають на середину періодів.Рядом попередніх досліджень встановлено існування схожої періодичності у ряді геофізичних та біологічних явищ. Першопричиною періодичних коливань у природі є ритми сонячної активності. Вплив сонячної енергії на різні геофізичні та біологічні процеси здійснюються через посередника - клімат.

Таким чином, в мулових відкладах Сакського озера точно реєструються настання певних астрономічних моментів. При відповідній обробці мулів Сакського озера відкривається своєрідний астрономічний літопис, який слід розшифровувати. Підтвердженнями надійності встановлення епох максимумів та мінімумів сонячної активності за періодичними коливаннями в явищах природи є вибрані німецьким вченим Г.Фрітцем з літописних джерел (китайські літописи) дані про полярні сяйва, сонячні плями, інші явища, максимуми яких співпадали з розрахованими для тих віків ритмами сонячної активності [21].

РОЗДІЛ III. Умови формування ламінованих відкладів солоних озер Криму.

  При написанні розділу я користувався працями таких вчених, як: Наливкіна М. Л. [15], Кременецкий К.В. [11] , Курнаков Н.С. , Кузнецов В.Г. [12], МоисеевЛ.А. [13] , Дзенс-Литовский А.И. [6] , [7]

На території країн колишнього СРСР налічуються десятки тисяч мінеральних озер. Зона мінеральних водойм тягнеться від Бесарабії до Тихого океану, охоплюючи степи  Причорномор'я, Приазов'я, Прикаспійської низовини, напівпустелі і пустелі середньої Азії і Казахстану, степові простори Західного Сибіру і Забайкалля. Одні з мінералізованих озер морського походження, інші-континентального. Природні розсоли мінеральних озер одночасно містять велику кількість солей у найрізноманітніших відсоткових співвідношеннях. 

Деякі з мінеральних озер є самоосадовими де щорічно або через певні періоди осаджується  та чи інша сіль: хлоридна (NаСl), натрій карбонат (NaСО3), глауберова (Nа2SО4 * 10H2O) та ін. Зазвичай солі, що випали є недостатньо стійкі та при зміні температури і умов концентрації переходять з твердої фази знову в рідку. 

Дослідження акад. Н. С. Курнакова та його школи показали різні переходи розсолів з рідкої фази а тверду, залежно від концентрації, складу та температури розсолу. Тому, знаючи концентрацію компонентів, можна заздалегідь передбачити, які солі будуть випадати в тому чи іншому басейні при даній температурі.

Випадання (осадка) твердої фази тієї чи іншої солі відбувається при визначеній концентрації, складі і температурі розсолу, іноді в одному й тому ж озері осаджується в залежності від концентрації та температури то хлоридна сіль , то хлормагнієва, то глауберова. Оксид заліза (Fe2O3) випадає з розсолу вже при концентрації ропи всього до 6-7%. Вапно (СаСОз) виділяється при 15-16% , гіпс сідає при 23-25%, а після нього при 26-27% починається осадження сонячної кухонної солі (NаСl) і т.д. У таких озерах потужність шару новоосадженої хлоридної солі різна і досягає 0,5-10 см. Іноді тільки центральна частина озера залишається покритою неглибокими калюжами розсолу, котрі містять солі, які важче кристалізуються - хлористого магнію та ін. [12]

За виключно сухої погоди в деяких озерах Криму в осінні прохолодні ночі при охолодженні відбувається випадання MgCl2H2O (бішофіту), на поверхні - кухонної солі. Близько 10 год. ранку бішофіт знову переходить із твердої фази в рідку. 

Зі збільшенням притоку прісної води і зменшенням випаровування вся випала влітку хлоридна сіль самоосадових озер переходить зворотньо в рідку фазу. Взимку з ропи багатьох соляних озер відбувається випадання мірабіліту.  
З приходом весняного тепла, мірабіліт переходить в рідку фазу, і знову починається новий річний цикл зміни складу ропи озера.

Структура, склад і форма твердої фази залежать від умов її виділення, складу ропи, температури, часу, вологості повітря та інших причин. Завдяки цьому вони  можуть бути дуже різноманітні. Частина твердої фази зі зміною погоди може перейти назад в рідку фазу. Однак ті сполуки, які при виділенні змінюють свій хімічний склад, зазвичай назад не розчиняються. Це карбонати заліза і кальцію. Осаджений карбонат заліза під впливом сірководню перетворюється на нерозчинне у воді сірчисте залізо, а кальцій, що надходить в озера у формі дикарбооксиду кальцію, переходить у малорозчинний карбонат.

Форма твердої фази також залежить від концентрації ропи. Встановлено, що при повільній зміні концентрації, солі випадають у вигляді крупних кристалів.

Під ропою на дні більшості мінералізованих озер лежить товща різної потужності сірого, темно-сірого або сіро-чорного мулу (бруду), зазвичай з запахом сірководню.

У багатьох озерах на деякій глибині під мулами зустрічається шари донної солі, різної потужності, у вигляді лінз. Найбільша потужність донної солі не перевищує 5-7 м. Донні сольові відклади мінеральних озер відомі під назвою «соляного кореня», «соляного серця», «стеклецю», «чавунного шару», «соляного черепа »і т. п. Такі мінеральні озера з відкладами солі на дні називають «кореневими».

Кореневі озера зустрічаються як серед морських, так і континентальних мінералізованих озер. В одних водоймах «корінь» буває з хлоридної солі, в інших-мірабілітовий, в третіх - содовий і т. п. Часто корінь буває змішаним, коли прошарки однієї солі чергуються з  прошарками іншої (кухонна сіль з мірабілітом). Іноді коренева сіль складається з декількох шарів якоїсь однієї солі або кількох різних солей потужністю до 0.5-1 м, розділених прошарками донних мулів.

Покриваюча кореневу сіль товща мулових відкладень також може диференціюватися за потужністю і складом не тільки для мінеральних озер різних районів, але іноді і для одного і того ж озера. 
Такий нерівномірний розподіл мулу покрівлі донної солі пояснюється різними умовами ходу замулення, з одного боку, та деформацією кореневої солі за умов зміни гідрогеологічного режиму району озерної улоговини-з іншого.

В умовах Казахстану і пустель Середньої Азії в ряді сухих мінеральних озер спостерігається оголення кореневої солі завдяки дефляції висохлої мулової товщі. Буває і навпаки, коли озеро разом з кореневою сіллю заноситься сипучими пісками. Такі поховані під пісками лінзи кореневої солі зустрічаються в Прикаспійській низовині, в пустелях Кара-куми і Кизил-куми, і відомі під назвою «Підпісочних озер».

Усіх дослідників мінеральних озер цікавили час і умови утворення кореневих покладів солі на дні озер. Визначенння геологічного віку донних сольових відкладів кореневих озер збурюють значний теоретичний і практичний інтерес.

Одні дослідники припускають, що соляні корені в мінеральних озерах утворюються і в даний час, інші, навпаки, кореневу сіль розглядають, як утворення більш давні, що виникли в інших кліматичних умовах, відмінних від сучасних.

Спостереження показують, що в даний час тверда фаза солей у більшості мінеральних озер півдня буває двох типів - періодична і постійна. 
Періодична фаза з'являється в сульфатних водоймах щорічно в зимовий час, а влітку переходить назад у рідку.  В хлорнатріевих озерах 
періодична тверда фаза з'являється зазвичай влітку при відсутності 
атмосферних опадів, а в осінньо-зимовий час розчиняється.

Постійна ж тверда фаза - коренева з кухонної солі або мірабіліту звичайно залягає на глибині 1.5-2.5 м, має потужність від 0.05-6.5 м  та є поширена на всій площі озера або на окремих ділянках дна. Покрівля кореневого пласта складається з темно-сірих строкатих мулів або таких же смугастих пластичних глин. Підошва пласта кореневої солі складається з сірих, світло-коричневих або різноманітних відтінків мулів та глин. Потужні пласти мірабіліту зазвичай перешаровуються одним або декількома прошарками мулів. Щільний мірабілітовий корінь - «склець» мінеральних озер являє собою дуже щільну злежалу безбарвну тверду масу, напівпрозору, що нагадує лід. В колонках та розрізах мірабіліту зазвичай легко визначити характерну смугастість - чергування більш темних прошарків з світлими.

Донні шари хлоридної солі в кореневих озерах являють собою товщу білої сірої або чорної (Кара-Туз) кристалічної солі різних відтінків та цементації. Кристали різних розмірів. Товща солі має добре виражену шаруватість. Потужність прошарків - різна. Аналізи свідчать, що темніші прошарки забруднені мінеральними частками та органічними рештками. Час формування кореневої солі невідомий.

В період утворення хлоридної кореневої солі в озерах розсоли досягали такої концентрації , при якій відбувалися потужні щорічні хімічні осадження, які в зимовий час не поверталися в рідку фазу. Рівні цих озер були значно нижчими ; так рівень Сакського озера перебував на 3,5-5 м. нижче за сучасний.

Для визначення геологічного віку донних сольових відкладів мінеральних озер необхідні дослідження всієї товщі донних осадів.  Слід звернути увагу на питання генезису донних відкладів мінеральних озер та методах досліджень цих відкладів. В котловинах корінних порід мінералізованих водойм після їх утворення накопичується досить потужна товща послідовних придонних нашарувань. Вони зазвичай різні за складом, походженням, зовнішнім виглядом та будовою.

Механічний склад донних відкладень залежить від геологічної будови берегів, гідрогеологічних умов, фізико-хімічних і біохімічних процесів, що відбуваються у водоймі.

Зазвичай головну масу донних відкладень водойми утворюють дрібні мінеральні частки розміром від 0.1-0.001 мм і менше. Разом з органічними залишками дрібнозему вони утворюють донні мулові відкладення. Вони можуть бути досить різноманітні як за своїм зовнішнім виглядом, так і за механічним і хімічним складом, будовою, величиною частинок і т. п.  
Завдяки відносній однорідності умов в центральній частині водойми зазвичай відбувалися нашарування мулів з незначними коливаннями величини частинок, так їх складу. 

Розміри часток донних відкладів, їх склад, забарвлення і т. п. залежать від різних факторів. Вони різко відрізняються сезон від сезону протягом річного циклу. Так, освітлення і перенесення дрібних мінеральних часток у водойму залежить від часу, сили і характеру атмосферних опадів і вітру. Зазвичай найбільш інтенсивний змив і знесення для мінералізованих водойм півдня відбувається навесні і влітку під час злив. Біохімічні і фізико-хімічні процеси найактивніше протікають влітку. До осені ці процеси сповільнюються, а взимку затухають. Живі організми водойми, поступово відмираючи, падають і накопичуються на дні водойми, де, змішуючись з мінеральною частиною мулів, вони піддаються процесам розкладання. До осаджених на дно мінеральних і органічних часток додаються хімічні осади різних солей, що переходять із рідкої фази в тверду за законом рівноваги солей у залежності від концентрації та температури розсолу. 

Донні відкладення мінеральних озер в природних умовах зазвичай формуються одночасно під впливом всіх трьох чинників - геологічного, біохімічного та фізико-хімічного.

В різний час, як протягом річного періоду, так і більш тривалого, в одній і тій самій водоймі один з факторів може відігравати домінуючу роль - діяти інтенсивніше, переважати. У такому випадку можуть утворитися потужні накопичення більш-менш однорідних біологічних, мінеральних, біохімічних або фізико-хімічних за походженням осадів.

Навесні зазвичай переважає геологічний фактор, коли найбільш інтенсивно відбувається змив і знесення у водойму мінеральних частинок поверхневими і підземними водами. Влітку з підвищенням температури, починають активізуватися біохімічні процеси, і спостерігається перевага біохімічного фактора. У той же час відбувається зменшення геологічного фактора, який може позначатися лише епізодично - під час нечастих, але сильних злив.

До осені посилюється дія фізико-хімічного фактора, який іноді в зимовий час може досягти максимуму. Значення геологічного і біохімічного факторів у зимовий час зазвичай нівелюється. З настанням весни знову поновлюється дія всіх чинників в тій же послідовності.

Таким чином окрім осідання солей, активно протікає мулоутворення, послідовно протягом річного періоду. Осаджуються дрібні проверстки, котрі проф. Б.В. Перфильєв пропонував називати «мікрозонами». З таких тонких мікрозон, розташованих ярусами, складаються всі донні відклади водойм, від наймолодших до найдавніших згори вниз. [16]

Пласти мулових відкладень являють собою літопис озера, а кожна мікрозона - окрему сторінку, що складають відомості окремого року. У результаті донні відклади набувають шаруватої будови, як річні шари, стрічки або пропластки, аналогічно річним кільцям деревних рослин. Окремі прошарки в одних випадках бувають дуже тонкими і важко помітними неозброєним оком в поперечних розрізах донних мулових відкладень. В інших випадках прошарки мулів бувають такої потужності, що в поперечних розрізах мулової товщі їх можна легко розрізнити і порахувати. У висушеному вигляді колонку мулів іноді вдається розщеплювати на окремі річні прошарки. 

Підрахунок річних шарів обережно взятої колонки донних мулів згори і до корінних порід може дати кількість років, протягом якого утворилася товща донних мулових відкладень - вік водойми. 

Їх потужність в окремих водоймах одного і того ж району коливається в досить значних межах, що залежить від часу, протягом якого відбувається накопичення мулів (вік озера), від складу корінних порід району озера, від інтенсивності дії фізико-хімічного й біохімічного факторів в озері. Завдяки роботам цілого ряду дослідників, застосування спеціального спорядження і приладів в даний час так вже вдалося встановити вік цілого ряду водойм.