Травертиновые туфы (известковые туфы, травертины) являются карбонатными отложениями озер, рек, различных источников (как холодных, так и гидротермальных). Генезис такого рода отложений связывают с осаждением кальцита органическим или неорганическим путем.
Так как почти все природные воды содержат растворенный углекислый газ, а растворимость СО2 увеличивается под давлением, воды выходящие на поверхность с глубины становятся пересыщенными и избыток карбоната кальция осаждается в виде различных карбонатных отложений и образований. Таким образом осаждение карбоната кальция происходит при разгрузке источников богатых карбонатом кальция, а также может быть связано с деятельностью водорослей.
Г. Розенбуш в классическом труде «Описательная петрография» (1934) выделял «…известковый туф, известковый рыхляк (Duckstein), травертин…», представляющие собой «…неплотную, пористую, пещеристую массу, скорлуповатую и подушкообразную, но не имеющую ясной слоистости…».
Осаждение подобных отложений Г. Розенбуш связывал с осаждением из богатой карбонатом воды рек и источников, часто при содействии мхов и водорослей.
У.Х. Твенховел отмечал, что отложения около источников известны под названием туфов, корок или травертинов, причем «… туфы и корки очень пористые, а травертины плотные и полосатые…».
Дж. И. Сендерс и Дж. М. Фридмен отмечают, что термин «травертины» является генетическим термином для всех биохемогенных континентальных отложений (речных, озерных, различных источников), а также образующихся в карстовых полостях. Травертины характеризуются колломорфной или конкреционной текстурой, чередованием очень компактных и высокопористых слоев. Континентальные поверхностные травертины образуются гидротермальным путем, и связаны с известковистыми водорослями.
Само название «травертин» происходит от итальянского «travertino» (искаженное «tiburtino», т.е. «камень из Тибура», совр. Тиволи). Мощность травертинов в ущельях района Тиволи достигает 150 метров, иногда они представлены в виде сфероидальных тел размером до 2 - 2.5 метров.
Однако в большинстве случаев проводится различие между травертинами, которые определяются как массивные отложения образовавшиеся в результате осаждения из гидротермальных источников и известковым туфом, который образуется из обычных источников и текучих вод, и имеет губчатое строение.
Известковый туф в основном и представляет собой высокопористые отложения холодных источников.
В русскоязычной геологической литературе термины травертины и известковистые (известковые) туфы в большинстве случаев являются синонимами.
Геологический словарь определяет: «…Туф известковый – легкая пористая (ячеистая) порода, образовавшаяся в результате осаждения карбоната кальция из горячих или холодных источников…Синоним: травертин».
Известный советский литолог М.С. Швецо выделял известковые туфы и известковые натеки.
К известковым туфам М.С. Швецов относил «…континентальные субаэральные образования, возникающие у входов ключей и приуроченные поэтому обычно к склонам речных долин».
По данным М.С. Швецова кальцит отлагается на поверхности листьев и растений, образуя своеобразный чехол, а «…после сгнивания растений известковый осадок становится крупнопористым, а отпечатки растений придают ему своеобразный узор». В шлифах туфы обладают беспорядочно микрозернистым строением, иногда сложным, натечным.
К известковым натекам М.С. Швецов относил в частности и травертины, «…отлагающие в виде значительных масс у выходов минеральных источников…». По мнению М.С. Швецова образуются травертины «…из выходящих на поверхность подземных вод вследствие их нагревания и испарения, без участия растительности…».
Л.В. Пустовалов отмечал, что «…Туфы известковые, называемые в некоторых случаях известковой накипью, представляют собой пористые, пещеристые, иногда почти не сцементированные («известковая мука») выделения карбоната кальция, содержащие растительные и другие органические пресноводные остатки... Некоторые пустоты сохраняют вид веточек, мха, травы листьев, или скопления растительных остатков инкрустированных тонкой пленкой кальцита. …Под микроскопом известковые туфы обнаруживают тонкозернистое строение и обильные пустотки и каверны…».
Т.е. терминология, что такое «туфы», а что такое «травертины» весьма и весьма запутана. И каждый ученый, занимавшийся данной проблемой, вносил свой вклад в терминологию, часто ещё более усиливая терминологическую путаницу.
Н.Ф. Романович отмечал, что «… с целью упорядочивания терминологии следует относить к травертинам только породы, связанные с горячими подземными водами, а карбонатные породы, возникшие из холодных вод, относить к известковым туфам или известковой гаже…», отмечая, что травертины имеют преимущественно арагонитовый состав с примесью анкерита.
В.Т. Фролов выделял «…известняки натечные – травертины и некоторые известковые туфы, которые формируются у выходов источников и по берегам озер, а также в пещерах…», отмечая что это ограниченные в пространстве тела имеют мощность до десятков метров, обычно белого и желтого цвета, микритовые, колломорфные, радиально-игольчатые, пористые и крепкие. Известковые туфы по мнению В.Т. Фролова «…более пористые, часто губчатые известняки, образующиеся у выходов источников осаждением извести на листьях и ветках растений, иногда на траве в реках…» обладают микритовой структурой, мощность достигает десятков метров.
Таким образом можно отметить, что вероятно в настоящее время не существует четкого определения различных континентальных субаэральных карбонатных отложений – травертинов и травертиновых туфов, известковых (известковистых) туфов, натеков и т.д. и каждый автор дает свое определения, сообразно с геологической школой, собственным мнением или опираясь на немногочисленные литературные источники.
Следует отметить, что карбонатные отложения, схожие с травертинами, могут образовываться и вследствие техногенных процессов, например самоизлива шахтных вод.
Автором были осмотрены и немного изучены травертиновые туфы, травертины или известковые натеки Памуккале, известного геологического памятника (объявленного мировым памятником природы ЮНЕСКО), расположенного в районе г. Денизли на северо-западе Турции (в 15 км к северо-востоку от г. Денизли и около 5 км от пос. Карахаид) около широкой долины реки Большой Мендерес (Меандр).
В настоящее время район Памуккале является районом массового международного туризма, что, к сожалению, негативно отражается на природных объектах.
Травертиновые туфы. Вид на долине реки Мендерес. Фото автора
Район Памуккале («Хлопковый замок», «памук» по-турецки - хлопок, «кале» - замок, крепость) расположен в зоне тектонического разлома р. Бол. Мендерес (Меандр) с многочисленными гидротермальными источниками.
Р. Фрюон подчеркивает, что долина р. Бол. Мендерес приурочена к широтному грабену, ограниченному молодыми сбросами, которые подчеркиваются термальными источниками.
Травертиновые туфы Памуккале представляют собой своеобразную ступенчатую систему неглубоких «ванн» с характерными сталактитоподобными натеками. Общая высота отложений около 50-70 метров. Вертикальные стенки имеют бугорчатую поверхность, ложе стока своеобразную ячеистую поверхность с микробороздами течения.
Травертиновые туфы Памуккале. Фото автора
Горизонтальная поверхность площадок стока весьма своеобразна. Отмечена как бугорчатая поверхность, вероятно связанная с оплыванием (оползанием?) карбонатного водонасыщенного осадка (карбонатного ила?), так и замкнутые микробассейны, изолированные, отделенные друг о друга перемычками. Размер микробассейнов до 10 сантиметров.
На поверхности стока отмечены весьма своеобразные знаки ряби, расположенные в различном направлении, часто имеющие кольцеобразную форму (или близкую к ней), и связанные вероятно с деятельность ветра, перемещением алевритистого и микритового карбонатного материала в неглубоких бассейнах.
Горизонтальная плоскость стока воды. Фото автора
Химический состав термальных вод Памуккале характеризуется высоким содержанием карбоната кальция, магния, натрия, а также гидрокарбонат и сульфат-ионов.
Гидротермальные железистые источники. Фото автора
Кроме того, в районе пос. Карахаит находятся также многочисленные гидротермальные источники, обогащенные окислами железа, с температурой воды около от 60 до 80 ºС.
Для микростроения образцов травертиновых туфов Памуккале характерны сгустки и хлопьевидные агрегаты кальцита, как микрокристаллического кальцита, так и пелитоморфного кальцита (серого цвета и практически изотропного) представленного глобуидальными агрегатами.
В ряде случаев пелитоморфный кальцит (микрит) представлен в виде хлопьевидных агрегатов собранных в плотные комки, что связано вероятно с процессами коагуляции. Текстура образцов различна - от пористой, рыхлой до плотной упаковки агрегатов; в ряде случаев заметна слоистость.
В некоторых образцах отмечены кристаллы кальцита размером до 0.1-0.2 мм, собранные в крупные (до 1 мм) агрегаты, погруженные в микрит. Более крупные зерна (2-3 мм) встречаются редко. Образование такого рода форм агрегатов (в данном случае) вероятнее всего с раскристаллизацией микрита, дальнейшим разрушением агрегатов и вторичной цементацией микритом.
Отмечена микрослоистость, микрослои, мощность около 0.05 мм, разделяют агрегаты кальцита на зоны. Можно выделить как бы три зоны: микрокристаллического кальцита, микрита и зерен кальцита неправильной, изометричной формы.
Для большинства образцов из ожелезненных термальных источников района пос. Карахаид характерна обильная прописка кальцита оксидами и гидрооксидами железа.
В образцах из термальных источников кальцит представлен в виде отдельных сгустков неправильной формы, часто собранных в плотные агрегаты, а также скоплений мельчайших хлопьевидных агрегатов, обильно пропитанных оксидами и гидрооксидами железа. Более обильная пропитка оксидами железа характерна для поверхности агрегатов, образуя тонкие, мощностью около 0.01 мм красновато-бурые слои. Пористость весьма выражена, однако отдельные микрозоны характеризуются плотной упаковкой агрегатов.
В шлифах отмечены и железистые агрегаты глобуидальной формы. Иногда встречаются отдельные зерна кварца (привнесенная ветром пыль). В отдельных случаях отмечены кристаллы кальцита в обрамлении более мелких сгустковых агрегатов, что скорее всего связано с процессами раскристаллизации. Отмечены красновато-бурые и красновато-желтые тона, обычно характерны для гетита и гидрогетита.
Изучение образцов травертиновых туфов Памуккале, а также образцов из ожелезненных термальных источников, позволило сделать мне следующие заключения:
1. Все образцы представлены исключительно кальцитом, иногда с редкими включениями зерен кварца.
2. Четкого присутствия органического вещества (остатков растений и др. ) выявлено не было.
3. Различные образцы, выделяемые визуально, при исследовании их микростроения, характеризуются наличием различных форм кальцита - от отдельных мелких кристаллов, до (в большинстве случаев) микрокристаллического и пелитоморфного кальцита.
4. Слоистость образцов связана с наличием форм кальцита различного размера (от более крупных зерен до микрита).
5. Образцы кальцита гидротермальных ожелезненных источников в большинстве случаев характеризуются такими же формами выделения (хлопьевидными агрегатами, сгустками и др.) как и образцы из более холодных источников Памуккале, за исключением пропитки оксидами и гидрооксидами железа.
6. Вероятно, образование травертиновых туфов Памуккале связано с химическим осаждением кальцита вследствие разгрузки карбонатных теплых (35-36 ºС) вод, и (в дальнейшем) с частичными процессами раскристаллизации карбонатного осадка.
Список использованной литературы:
Акшит И. Памуккале. Хиераполис. Aksit. 70 с.
Геологический словарь. М., Недра, 1978. 455 с.
Гринсмит Дж. Петрология осадочных пород. М., Мир, 1981. 251 с.
Каздым А.А. Травертиновые туфы и отложения гидротермальных источников Памуккале (Турция) // Седьмые Всероссийские чтения памяти ильменского минералога В.О. Полякова. Миасс: Имин УРО РАН, 2006. С. 105-112
Пустовалов Л.В. Петрография осадочных пород. Ч.2. М.-Л. Госгортехиздат, 1940. 420 с.
Розенбуш Г. Описательная петрография. М.-Л. ОНТИ НКТП СССР, 1934. 720 с.
Романович И. Ф. Месторождения неметаллических полезных ископаемых. М. Недра, 1986. 364 с.
Сендерс Дж. И., Фридмен Дж. М. Происхождение и распространение известняков // Карбонатные породы. Генезис, распространение, классификация. М., Мир, 1970. С. 165-249
Твенховел У.Х. Учение об образовании осадков. М.-Л. ОНТИ НКТП СССР, 1936. 916 с.
Фролов В.Т. Литология. М., Изд. МГУ, 1993. 430 с.
Фюрон Р. Введение в геологию и гидрогеологию Турции. М.. Изд. ИЛ, 1955. 144 с.
Швецов М.С. Петрография осадочных пород. М. Госгеолтехиздат, 1958. 416 с.
А.А. Каздым, Кандидат геолого-минералогических наук, Академик Международной академии наук
