ГлавнаяЛессовые отложения являются типичными континентальными образованиями. В течение плейстоцена лессообразование представляло собой грандиозный литолого-геохимический процесс. В стратиграфической колонке плейстоцена лессовые отложения представлены разновозрастными образованиями. В отношении их генезиса существует более 20 гипотез. Большинство исследователей считают их в настоящее время полигенетическими образованиями и выделяют различные фации (субаэральная, оолифлюкционная, аллювиальная и т. д.).
На основании изучения лессов гумидной зоны на примере Белоруссии и ПНР мы считаем, что в образовании лессового детрита могут принимать участие различные процессы при доминирующем водном способе транспортировки и отложения материала.
Одновременно с накоплением материала формируются основные свойства и признаки лессовых пород, которые в той или иной степени могут быть изменены последующим литогенезом. Лессовые признаки в осадках формируются при наличии пылеватого материала, наличии карбонатов и фациально-геохимической среды, способствующей их накоплению.
Наиболее благоприятными для лессонакопления в течение плейстоцена были перигляциальные и экстрагляциальные области с их совокупностью климатических, геохимических и биологических факторов.
В процессе выветривания и диагенеза под влиянием карбонатов кальция и магния мелкозернистые осадки (любого способа накопления) испытывают те или иные преобразования в составе, структуре и других свойствах. В геохимическом отношении лессовый литогенез (облессование) заключается в пропитывании карбонатными растворами сиаллитного минерального субстрата, обволакивании его известковыми пленками, образовании кальциевых минералов, создании специфической агрегатной структуры и высокой пористости в рыхлых осадках.
Химическому исследованию лессов не уделяется еще достаточного внимания, хотя они дают возможность раскрыть многие новые аспекты лессового литогенеза.
1. Геохимические исследования указывают на большее, чем считалось раньше, разнообразие в составе лессов. В частности, на особенности процессов механогенеза указывают такие индикаторы, как Ti, Cr, Zr. Их распределение самым тесным образом связано с минералогическим и механическим составом пород. Значительная часть присутствующего в породе циркония связана с минералом цирконом и слюдами. Причем нужно отметить, что максимальные концентрации Zr наблюдаются в алевритовых фракциях, которые как раз характерны для лессовых пород. Для выяснения некоторых особенностей механического состава может быть использовано отношение Ti, Zr и др.
2. Ряд показателей отражает зонально-климатические условия лессообразования. Мы сделали попытку подсчитать коэффициенты K = SiO2/Al2O3, т. е. силисити, и bа = CaO+K2O+Na2O/Al2O3 интенсивности геохимических процессов, характерных для лессов разных районов.
Еще в работах Гаррасовитца и Шейдига было предложено классифицировать лессовые породы по величине коэффициента силисити. Согласно Шейдигу, для германских лессов характерны коэффициенты K=1. Для лессов России А.К. Ларионов и другие приводят величины K =3,1-7,4.
На основе обработки большого количества образцов лессовых пород получены для лессов России величины K=3,0—13,6. Это увязывается, вероятно, с климатическими условиями лессообразования. Еще больше зависимость состава лессовых пород от климатических условий проявляется при анализе величины коэффициента bа, который подсчитывается по формуле
где числитель представляет собой сумму более подвижных, а знаменатель — более инертных химических соединений в процессах выветривания.
Нами получены следующие величины коэффициента bа для лессов разных зональных районов России: северных лессов (Белоруссия, северная Украина и др.) — 0,7—0,8, степных и полустепных условий — 1,3—1,5; среднеазиатских лессов — 1,4—1,7, в ряде случаев — 2,3—3,7.
Эти вопросы заслуживают более детальной дальнейшей разработки. Co временем на этой основе можно будет подойти к геохимической классификации лессовых пород.
3. Важнейшей геохимической характеристикой лессового литогенеза являются карбонаты. Содержание и распределение их в лессовых породах отражает направленность и интенсивность протекающих в них геохимических процессов.
Вопрос о формах нахождения карбонатов в лессах является весьма сложным.
Как указывает Кринитцский и Тернбулл, кальцит, который заполняет поровые пространства и цементирует лессы в долине Нижней Миссисипи, является полностью вторичным. Большая часть кальцита осаждалась вокруг корней растений, сгнивших впоследствии. На долю карбонатного скелета лесса, который состоит из многочисленных пустотелых труб, приходится до 25% общего веса лесса. Корневая цементация обнаружена на глубине 27 м, что свидетельствует о наличии корневой системы в лессе до отложения верхних слоев. По мере накопления лесса вся система перемещалась вверх. Вариации в содержании карбонатов авторы связывают с периодическими изменениями интенсивности отложения лесса.
Однако данные, полученные в Лаборатории геохимических проблем АН Белоруссии на материале белорусских лессов, свидетельствуют об обратном явлении, т. е. о первичном происхождении основной массы карбонатов. Диагенетические изменения, связанные с действием процессов почвообразования и выражающиеся главным образом в выносе CaCO3, охватывали целиком лишь маломощные толщи (2—3 м). Гидрокарбонатные растворы, возникающие в почвенных горизонтах при участии CO2 органического вещества, мигрировали по наиболее доступным каналам, микро- и макротрещинам и выкристаллизовывались в них, но они не промачивали всю толщу лесса там, где она была значительной но мощности. Таким образом, возникли карбонатные скопления в виде желваков, состоящие на 47—76% из CaCO3.
Резюмируя этот сложный вопрос, нужно сказать, что соотношение вторичных и первичных карбонатов будет в каждом конкретном случае зависеть от целого ряда факторов, прежде всего геологических и зонально климатических.
4. Содержание и распределение таких показателей, как pH, Сорг, FeО/Fe2О3, Fe/Mn, Ca/Mg, Mn/Ni, Cu/Mn и др., также позволяют уловить направленность и интенсивность многих вторичных геохимических процессов, протекающих в лессах.
Поступление лессового материала в природе имеет прерывистый характер. В то время, когда прекращалась аккумуляция материала, имело место активное выветривание и почвообразование. Из-за смены физико-географических условий среды процессы выветривания проявляли себя в разной форме и степени. Определенную роль сыграло также геоморфологическое развитие территорий, к которым приурочены лессы. расчленение их оврагами, углубление долин, изменение уровня грунтовых вод, которые повлияли на характер почвообразования и диагенетические процессы в лессах.