Карбонатные конкреции Прикаспия

На фото — карбонатные конкреции практически идеальной шарообразной формы в урочище Торыш на полуострове Мангышлак (Западный Казахстан). В пустынном ландшафте урочища эти огромные шары диаметром до четырех метров выглядят впечатляюще.

В диаметре конкреции Мангышлака могут достигать 3–4 метров. Фото © Мария Ялбачева, Казахстан, полуостров Мангышлак, урочище Торыш, февраль 2017 года

Конкреция — это минеральный агрегат, который вырос в результате диффузного стягивания веществ вокруг органических остатков, углистого вещества или скопления минералов, резко отличающихся по химическому составу. Как правило, они вырастают в песках и глинах — пористых осадочных породах, больше подверженных диффузии (подробнее об образовании карбонатных конкреций см.: Даже самые большие сферические конкреции вырастают всего за несколько десятилетий, «Элементы», 23.05.2018).

Для образования западноказахстанских конкреций должны были совпасть несколько условий. Во-первых, необходимо скопление рыхлых осадков. Во-вторых, нужно свежее органическое вещество — с точки зрения палеогеографии идеальной локацией для возникновения и роста шаров было бы морское дно. В-третьих, необходимо ядро, вокруг которого будут нарастать слои карбоната кальция — например, погибшее морское животное. Инородное по химическому составу тело становилось центром своеобразной кристаллизации, где пустоты между кристаллами заполняли частицы песка. Сферическая форма конкреций объясяняется особенностями их роста: они растут, равномерно увеличиваясь от центра к периферии, по мере продвижения реакционного фронта. Иногда конкреции формируются прямо внутри толщи осадка, а иногда омываются прибойными волнами, получая еще более округлую форму.

Окаменелости моллюсков в ядре конкреции, которая раскололась из-за больших температурных амплитуд, характерных для региона. Фото © Мария Ялбачева, Казахстан, полуостров Мангышлак, урочище Торыш, февраль 2017 года

В-четвертых, для равномерного обрастания ядра будущей конкреции веществом необходимы спокойные внешние условия и отсутствие сильной биотурбации (перемешивания минеральных осадков в ходе деятельности живых существ). В-пятых, в самих осадках должны преобладать восстановительные химические реакции: щелочная среда благоприятна для сохранения карбоната кальция, в то время как в кислой среде избыток углекислоты разрушает карбонатные остатки.

Когда складывались все эти условия, начиналось образование конкреций. В процессе диагенеза (преобразования рыхлых осадков в осадочные горные породы) рыхлое вещество под действием веса вышезалегающих осадочных образований уплотнялось, происходила естественная дегидратация (выжималась почти половина всей воды). Затем осадок перерабатывался микроорганизмами, неустойчивые частицы растворялись в воде. Финальным этапом образования конкреций был процесс кристаллизации, в ходе которого и образовались шары правильной формы.

Расколовшаяся конкреция. Видны четкие внутренние границы между слоями разных пород. Фото © Мария Ялбачева, Казахстан, полуостров Мангышлак, урочище Торыш, февраль 2017 года

Все факторы для зарождения конкреций совпали во время среднего мела — примерно 110 млн лет назад. И только спустя десятки миллионов лет трансгрессии морей выкатили шары на полого-холмистое Мангышлакское плато в районе впадины Карагие (132 метра ниже уровня моря). В течение всего позднего плейстоцена и голоцена Каспийское море то поднималось на десятки метров относительно нынешнего уровня и через Манычскую депрессию даже соединялось с Черным морем, то сжималось (см. регрессия), уступая суше километры побережий. Обычно это было связано с событиями ледниковой эпохи в Европе.

Так, своих максимальных масштабов разлив Каспия достигал в конце валдайского оледенения (20–12 тысяч лет назад). Тогда вода поднялась на 46–50 метров выше современного уровня и доходила на севере до Общего Сырта, на востоке — до северных чинков (обрывов) плато Устюрт, затопила восточное побережье Кавказа, а на юге практически вплотную подошла к горам Эльбурс. Минимальные площади древний Каспий занимал в межледниковую эпоху, во времена Мангышлакской регрессии (7,2–6,4 тысячи лет назад) уровень воды был ниже современного на 50–70 метров. Вдоль западного побережья осушилась прибрежная полоса, северного Каспия не стало, на востоке на поверхность бывшего моря вышли обширные участки Каспийского шельфа, ныне принадлежащие Туркмении.

Изменения Каспийского моря в позднем плейстоцене. Изображение из доклада Т. Янина и др., 2018. Система Каспийского моря в условиях глобальных изменений климата в последние 130 тысяч лет

Итак, море то наступало, то отступало, оставляя за собой на поверхности шаровидные конкреции. С течением времени они окатывались вновь приходящей водой, обрабатывались в процессе физического, химического и биогенного выветривания: горные породы на поверхности суши или на небольшой глубине на дне водоемов подвергались механическому разрушению и химическому изменению из-за сезонных и суточных колебаний температуры, воздействия воды, живых организмов. В итоге конкреции предстали такими, какими мы видим их сегодня.

Карбонатные конкреции на побережье острова Чампа, Земля Франца-Иосифа, Россия. Фото с сайта tourweek.ru

Шаровидные конкреции есть не только в Западном Казахстане. В мире очень много территорий, которые тоже в древности были дном какого-то теплого бассейна, бурлили жизнью, копили слой за слоем породы, а после отступления воды подарили нам невероятно захватывающие виды с огромными конкрециями морского генезиса.

Валуны Моераки — карбонатные конкреции на пляже Коекохе в Новой Зеландии. Фото с сайта moerakiboulders.co.nz

Фото © Мария Ялбачева, Казахстан, полуостров Мангышлак, урочище Торыш, февраль 2017 года.

Мария Ялбачева