Шөгінді жыныстар туралы 32 қызықты мәліметтер

Жер қыртысы біздің планетамыздың миллиардтаған жылдық тарихының жазбаларын сақтап тұр – алғашқы теңіздер мен ежелгі организмдерден бастап континенттердің келбетін өзгерткен грандиозды тектоникалық апаттарға дейін. Бұл жазбалар тау жыныстары түрінде өмір сүреді, олардың әрбір түрі пайда болған уақыты мен жағдайлары туралы өзіндік бірегей ақпаратты тасымалдайды. Тау жыныстарының үш негізгі класының ішінде – магмалық, метаморфтық және шөгінді жыныстар – соңғысы планетарлық тарихтың ең ақпаратты мұрағаты болып табылады. Дәл шөгінді жыныстар құрлық бетінің шамамен жетпіс бес пайызын жауып, ғылымға белгілі қазба организмдерінің қалдықтарының дерлік барлығын сақтайды және заманауи өркениет негізделген пайдалы қазбалардың басым бөлігін қамтиды. Сонымен қатар, көптеген адамдар оларды жай ғана күнделікті нәрсе – сұр жартастар, теңіз құмы, өзен тастары – деп қабылдайды, мұндай тастардың әрқайсысының тарихы қаншалықты таңғажайып екенін білмейді. Төмендегі отыз екі дерек шөгінді жыныстар әлемін оның таңғажайып күрделілігімен ашады.

1. Шөгінді жыныстар магмалық немесе метаморфтық жыныстардан түбегейлі басқаша жолмен – балқымадан немесе жоғары қысымның әсерінен емес, Жер бетінде немесе су қоймаларының түбінде шөгінділердің жиналуы мен тығыздалуы нәтижесінде түзіледі. Олардың материалы қызметі ежелгі жыныстардың бұзылу өнімдері, органикалық қалдықтар, ерітінділерден түскен химиялық шөгінділер және жанартау күлі болып табылады. Дәл осы беткі шығу тегі оларды өткенде планета бетіндегі жағдайлар туралы ақпарат қоймасына айналдырады.
2. Шөгінді жыныстардың үш негізгі түрі түзілу механизмі бойынша бөлінеді – бұзылған минералдар фрагменттерінен тұратын сынықты (терригендік), су ерітінділерінен түскен химиялық және тірі организмдер қалдықтарынан құралған биогендік. Жиі бұл түрлер араласады – мысалы, әктаста химиялық түскен кальцит те, организмдердің қабыршақтары да болуы мүмкін. Түзілу механизмдерінің осындай әртүрлілігі шөгінді жыныстардың құрамы мен қасиеттері бойынша орасан зор алуан түрлілігін түсіндіреді.
3. Жер бетінің шөгінді жыныстармен жабылуы шамамен жетпіс бес пайызды құрайды – бұл адамдар өз айналасында көретіннің басым бөлігін дәл осы жыныстар қалыптастыратынын білдіреді. Дегенмен, олардың астында континенттік қыртыстың негізін құрайтын магмалық және метаморфтық жыныстар жатыр. Шөгінді жабын – қалыңдығы бірнеше метрден бірнеше шақырымға дейін жететін салыстырмалы түрде жұқа қабат – бұл іргетастың үстінде жұқа тері сияқты жатыр.
4. Шөгінді жыныстардың түзілу жылдамдығы адам өлшемімен алғанда өте төмен – терең теңіз шөгінділерінің бірнеше сантиметрлік қабаты мыңдаған жылдар ішінде жиналады. Өзен дельталары мен жағалаулық аймақтар шөгінділерді тезірек жинайды – кейде жылына бірнеше миллиметр. Дәл осы баяу жиналу жылдамдығы геологтарға қабат қалыңдығын уақыт өлшемі ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.
5. Қабаттылық шөгінді жыныстардың басты визуалды белгісі болып табылады және шөгінді түзу жағдайларының алмасуы нәтижесінде пайда болады. Әрбір қабат (пласт) белгілі бір кезеңге және жағдайларға сәйкес келеді: түстің, түйіршік өлшемінің немесе құрамның өзгеруі климаттың, теңіз деңгейінің немесе эрозия қарқынының өзгерісін көрсетеді. Дәл осы қабаттылық геологтарға Жер тарихын кітап беттері сияқты оқуға мүмкіндік береді.
6. ХҮІІ ғасырда дат ғалымы Николас Стено тұжырымдаған суперпозиция принципі бұзылмаған қабаттар тізбегінде төменгі қабаттар әрқашан жоғарғыларға қарағанда ежелгірек екенін білдіреді. Бұл қарапайым принцип стратиграфияның – тау жыныстарының тізбегі мен оларға сәйкес келетін уақыт кезеңдері туралы ғылымның – негізіне айналды. Дәл стратиграфия радиоизотоптық даталау пайда болғанға дейін әлдеқайда бұрын Жердің геологиялық жылнамасын қалпына келтіруге мүмкіндік берді.
7. Тірі организмдердің қазба қалдықтары – фоссилиялар – іс жүзінде тек шөгінді жыныстарда ғана сақталады. Магмалық жыныстар пайда болу кезінде органиканы жояды, метаморфтық жыныстар – қайта кристалдану кезінде, ал шөгінді жыныстар организмді миллиардтаған жылдар бойы жерлеп, сақтап қала алады. Дәл осы себепті палеонтологияның – өткен өмір туралы ғылымның – барлық дерлік жұмысы шөгінді жыныстармен жүргізіледі.
8. Құмтас ең кең таралған шөгінді жыныстардың бірі болып табылады және тығыздалған әрі цементтелген құм түйіршіктерінен түзіледі. Түйіршіктерді байланыстыратын цементке байланысты ол өте берік болуы немесе соққы кезінде үгітілуі мүмкін. Иорданиядағы Петраның қызғылт-қызыл құмтастары, АҚШ-тағы Зайонның сары жартастары және Ресейдегі Котлиннің сұр жартастары – олардың барлығы осы жыныстан түзілген, дегенмен минералдық материал құрамының айырмашылығына байланысты мүлдем басқаша көрінеді.
9. Әктас негізінен кальций карбонатынан тұрады және химиялық жолмен немесе биогендік түрде – теңіз организмдерінің қабыршақтары мен қаңқаларынан – түзіледі. Әлемдегі әйгілі ақ жартастардың көпшілігі – Англиядағы Довер жартастары, Шампань боры, Рустави үстірті – дәл ондаған миллион жыл бұрын өмір сүрген ең ұсақ теңіз организмдерінің қалдықтарынан тұрады. Мұндай жартастың әрбір шаршы сантиметрі мыңдаған микроскопиялық қабыршақтарды қамтуы мүмкін.
10. Бор әктастың ерекше түрі болып табылады, ол кальцит пластиналары бар біржасушалы балдырлар – кокколитофоридтердің сауыттарынан түзіледі, өлшемі бірнеше микрометрді құрайды. Бор кезеңінде, шамамен жүзден алпыс бес миллион жыл бұрын жинақталған бор қабаттары Еуропа мен Солтүстік Американың орасан зор аумақтарын жауып жатыр. «Бор кезеңі» деген атау өзі осы кең таралған жыныстан шыққан.
11. Көмір – биогендік текті шөгінді жыныс, ежелгі өсімдіктердің сығылған қалдықтарынан түзілген. Ірі кен орындарының көпшілігінің тас көмірі шамамен үш жүз-үш жүз алпыс миллион жыл бұрын тас көмірі кезеңінде сол кезде қоңыржай белдеу болып табылатын аумақтарды жапқан тропикалық ормандардан қалыптасқан. Бұл факт сол уақыттан бері болған климаттық және географиялық өзгерістердің ауқымын айқын көрсетеді.
12. Мұнай мен табиғи газ шөгінді жыныстарда органикалық заттан – негізінен балдырлар мен планктоннан – шөгінді қабаттарының астына көміліп, қыздырылу мен қысымға ұшырауы нәтижесінде түзіледі. Көмірсутектердің өздері аналық жыныстардан шығып, тұзақтарға – өткізбейтін қабаттардың астындағы кеуекті коллекторларға – жиналады. Осылайша, адамзат пайдаланатын көмірсутек шикізатының дерлік барлығы ежелгі теңіз организмдерінің тіршілік әрекетінің өнімі болып табылады.
13. Тұз – галит – теңіз суының немесе тұзды көлдердің булануы нәтижесінде түзілетін химиялық шөгінді жыныс болып табылады. Көптеген мұнайлы провинциялардың шөгінді қабаттарын тесіп өтетін алып тұз күмбездері жүздеген миллион жыл бұрын буланып кеткен ежелгі теңіздер қабаттарынан пайда болған. Дәл тұздың иілгіштігі оны жоғарыдағы шөгінділер арқылы жоғары қарай ығыстырып, астында көбінесе көмірсутектер жиналатын геологиялық құрылымдарды қалыптастырады.
14. Гипс – тағы бір химиялық шөгінді жыныс – кальций сульфатына бай теңіз және лагуна суларының булануы кезінде түзіледі. Гипс кен орындары адамзат тарапынан жеті мың жыл бойы игерілуде – ежелгі мысырлықтар оны пирамидалар салу үшін пайдаланған. Құрылыс гипсі осы минералды салыстырмалы түрде төмен температурада күйдіру арқылы алынады.
15. Кремень (отты тас) – кремнийлі шөгінді жыныстың бір түрі – кремнийлі организмдердің микроскопиялық қаңқаларынан немесе кремнеземнің химиялық тұнуы жолымен түзіледі. Ерекше қаттылығы және жарылғанда өткір кесу жиегін бере алу қабілеті кремнийді тас ғасырының алғашқы және ең маңызды материалына айналдырды. Дәл осы материалдан металлургияны игергенге дейін жүздеген мың жылдар бойы еңбек құралдары мен аңшылық қарулары жасалды.
16. Конгломерат ірі материалмен цементтелген тастар мен ұсақ тастардан тұрады және энергиясы жоғары су ортасын – өзен табалдырықтарын, жағалау аймақтарын немесе тау өзендерінің конустарын – көрсетеді. Конгломераттағы тастардың өлшемі өткендегі ағыс жылдамдығын бағалауға мүмкіндік береді – ірірек сынықтар оларды түзген ағын соғұрлым жылдам қозғалған. Бұл принцип гидравликалық сұрыптау деп аталады және палеогидрологияның құралдарының бірі болып табылады.
17. Саз екі микрометрден аз ең ұсақ бөлшектерден түзіледі және тынық суларда – терең теңіз түбінде, көлдерде және өзен жайылымдарында – шөгеді. Ылғалданған кездегі саздың иілгіштігі мен күйдірілгеннен кейінгі қаттылығы оны барлық құрлықтардағы құмырашылық үшін таптырмас материалға айналдырды. Жапонияда табылған ең ежелгі құмырашылық бұйымдары шамамен он алты мың жыл бұрынғы дәуірге жатады.
18. Турбидиттер – мұхит түбінде лайлы ағындармен шөгінділенген шөгінді жыныстар – сипаттамалық градациялық қабаттылыққа ие: төменнен жоғары қарай түйіршік өлшемі құмдыдан саздыға дейін кішіреяді. Мұндай су асты көшкіндері тік беткейлердегі тұрақсыз шөгінділердің опырылуы кезінде пайда болып, санаулы сағаттар ішінде орасан зор материал массасын мыңдаған шақырымға тасымалдайды. Ең үлкен белгілі турбидиттік ағын 1929 жылы Солтүстік Атлантикада болып, трансатлантикалық телеграф кабельдерін зақымдады.
19. Шөгінді текті темір кендері – жолақты темірлі кварциттер немесе джеспилиттер – негізінен архейлік және ерте протерозойлық кезеңдерде, екі миллиард жылдан астам бұрын түзілген. Олардың пайда болуы фотосинтездің басталуымен және мұхиттың оттегімен қанығуымен байланысты, бұл суда еріген темірдің тұнуына әкелді. Әлемдегі ең ірі темір кен орындарының көпшілігі – Австралияда, Бразилияда, Ресейде – дәл осы ежелгі шөгінді түзілімдер болып табылады.
20. Строматолиттер – цианобактериялар түзген қабатты құрылымдар – Жердегі ең ежелгі биогендік шөгінді түзілімдер болып табылады, олардың жасы үш жарым миллиард жылдан асады. Бұл микробтық кілемдер шөгіндіні қабат-қабат ұстап, цементтеп, күмбез тәрізді денелерді жасады. Тірі строматолиттер бүгінде Австралияның бірнеше аса тұзды лагуналарында сақталған және планетадағы ең ежелгі тіршілік нысандары туралы тірі еске салушы болып табылады.
21. Диатомит диатомды балдырлардың – таңғажайып күрделі геометриясы бар кремнийлі сауыттары бар микроскопиялық біржасушалы организмдердің – қаңқаларынан түзіледі. Бұл жеңіл кеуекті жыныс өнеркәсіпте сүзгі материалы, абразив және толтырғыш ретінде қолданылады. Диатомит кен орындары жиі өткенде терең тұщы су көлдерінің немесе биологиялық өмірі бай теңіздердің болғанын көрсетеді.
22. Фосфориттер – фосфатты минералдарға бай шөгінді жыныстар – теңіз түбіндегі қоректік суық судың қарқынды көтерілу аймақтарында (апвеллинг) түзіледі. Бұл фосфор тыңайтқыштарын өндірудің негізгі шикізаты болып табылады, онсыз заманауи ауыл шаруашылығы планетаның қазіргі халқын тамақтандыра алмас еді. Фосфорит қорлары шектеулі және бірнеше елде шоғырланған – негізінен Мароккода, ол әлемдік қордың шамамен жетпіс пайызын бақылайды.
23. Диагенез – борпылдақ шөгіндінің тығыз жынысқа айналу процесі – бірнеше кезеңді қамтиды. Жоғарғы қабаттар қысымының әсерінен тығыздалу шөгіндіден суды сығып шығарады, содан кейін цементтеуші заттар – кальцит, кремнезем, темір тотықтары – кеуектік кеңістікте кристалданып, түйіршіктерді байланыстырады. Дәл цементтелу қарқыны соңғы жыныстың беріктігі мен кеуектілігін анықтайды – бұл тау-кен ісі мен мұнай өнеркәсібі үшін негізгі параметрлер.
24. Шөгінді жыныстар өткен климаттар туралы – палеоклиматтар туралы – таңғажайып егжей-тегжейлі ақпарат сақтайды. Фораминиферлер қабыршақтарындағы оттегінің изотоптық құрамы ежелгі мұхиттардың температурасын көрсетеді, эолды құмтастардың түйіршік өлшемі желдің күшін, ал варвтардың – таспа саздардың – болуы мұз дәуірлерінің жеке жылдарын санауға мүмкіндік береді. Дәл шөгінді жыныстар Жердің өткен климаттық өзгерістері туралы деректердің негізгі көзіне айналды.
25. Варвтар – таспа саздардың жұқа жұп қабаттары – мұзды көлдерде түзіледі. Әрбір варв бір жылға сәйкес келеді: ашық түсті ірі түйіршікті қабат көктемде және жазда мұздың еруі кезінде шөгеді, ал қою түсті ұсақ түйіршікті қабат су қоймасы қатқанда қыста түзіледі. Мұндай қабаттарды ағаштардың жылдық сақиналары сияқты санау ондаған мың жылды қамтитын абсолюттік хронологияларды жасауға мүмкіндік береді.
26. Эвапориттер – тұздар, гипс, ангидрит – қарқынды булануы бар тұйық су алаптарында түзіледі және ыстық құрғақ климаттың индикаторы болып табылады. Шамамен алты миллион жыл бұрынғы Жерорта теңізінің тұздылық дағдарысы, кезінде Жерорта теңізі іс жүзінде құрғап қалды, оның түбіндегі эвапориттердің алып қабаттарын қалдырды. Қалыңдығы үш шақырымға дейін жететін бұл шөгінділер 1970 жылдары терең су бұрғылау кезінде анықталды және геологиялық қауымдастық үшін сенсацияға айналды.
27. Шөгінді жыныстар жер асты суларының негізгі коллекторы болып табылады – кеуекті және өткізгіш құмдар мен құмтастар бүкіл әлемдегі құдықтар мен ұңғымаларды қоректендіретін сулы қабаттарды түзеді. Солтүстік Африка шөлдерінің астындағы орасан зор Нубий сулы қабаты осы аумақтар шамамен он мың жыл бұрын ылғалды саванна болған кезеңде шөгінді құмтастарда жиналған суды қамтиды. Бұл ресурстарды жиі «қазба суы» деп атайды – олар адамның уақыт өлшемімен іс жүзінде толықтырылмайды.
28. Шөгінді жыныстар бүкіл тарихы бойы адамзат өркениетінің негізгі құрылыс материалы болып табылды. Египет пирамидалары әктастан және құмтастан тұрғызылған, Колизей травертиннен – әктік туфтан, Тадж-Махал әктастың метаморфизмі нәтижесінде пайда болған ақ мәрмәрмен қапталған. Шөгінді жыныстардың қолжетімділігі мен өңделуінің оңайлығы оларды барлық мәдениеттердегі құрылыс үшін басым материалға айналдырды.
29. Қызыл түсті шөгінді жыныстар өз түсін темір тотықтарына қарыз және қалыптасу жағдайларының тотықтырғыш екенін – жақсы аэрацияланған топырақтары бар жылы әрі құрғақ климатты – көрсетеді. Керісінше, қою сұр және қара шөгінділер органикалық затқа бай және тотықсыздандырғыш жағдайларды – оттегі тапшылығы бар тұйық суларды – көрсетеді. Шөгінді жыныстардың түсі геологиялық қиманы далада зерттеу кезіндегі алғашқы және ең ақпаратты белгілердің бірі болып табылады.
30. Марс марсоходтар көмегімен зерттелген шөгінді жыныстардың болуына сенімді дәлелдер көрсетеді. Curiosity зерттеп жатқан Гейл кратеріндегі қабатты шөгінділер бірнеше миллиард жыл бұрын түзілген көлдік шөгінділердің барлық белгілеріне ие. Бұл Жерге ұқсас шөгінді түзу процестері басқа планеталарда да жүргенін білдіреді – бұл Марс жыныстарында ежелгі тіршілік іздерін іздеу мүмкіндігін ашады.
31. Шөгінді жыныстар формацияларға – ұқсас құрамды және жастағы, ұқсас жағдайларда түзілген қабаттар тобына – бөлінеді. Еуропаның бор формациясы, АҚШ-тың батысындағы динозаврлар фаунасына бай Моррисон юра формациясы, пермь Қызыл түсті формациясы – олардың әрқайсысы геологиялық жылнама кітабының «тарауы» болып табылады. Әртүрлі құрлықтардағы формацияларды корреляциялау өткеннің жаһандық оқиғаларын қалпына келтіруге мүмкіндік береді.
32. Заманауи шөгінді алаптары – ірі өзендердің дельталары, шельфтік теңіздер және тереңсулы ойыстар – шөгінділерді дәл қазір де жинауды жалғастыруда. Ганг-Брахмапутра дельтасы жылына шамамен бір миллиард тонна шөгінді түзіп, біртіндеп Жердегі ең ірі су асты конусдарының бірін қалыптастыруда. Қазіргі шөгінді түзу процестерін бақылау өткенді түсінудің кілті болып табылады – бұл принципті ХҮІІІ ғасырда Джеймс Хаттон «қазіргі шақ – өткеннің кілті» деп тұжырымдаған.

Шөгінді жыныстар – бұл жай ғана аяқтың астындағы тастар емес, қабаттарда, түйіршіктерде және химиялық құрамда кодталған Жер тарихының шынайы жылнамалары. Әрбір өзен жағасының жартастары, әрбір теңіз жағалауы және әрбір тау беткейі зерттеушіге миллиардтаған жылдар бойы үздіксіз өзгерістерді қамтитын осы жылнаманың беттерін ұсынады. Шөгінді жыныстарды түсіну тек академиялық құндылыққа ие емес – осы білімге мұнай мен газды іздеу, ауыз су алу, құрылыс және климаттың өзгеруін болжау тәуелді. Мүмкін, табиғаттың басқа ешбір объектісі бір мезгілде соншалықты кең таралған, соншалықты ақпаратты және шөгінді жыныстардың үстінен күнделікті жүретін көптеген адамдар тарапынан соншалықты аз бағаланған болмас.