Казахстан. Исследование долины каменных шаров

Ученые не могут найти четкое объяснение появления этого неординарного места в Казахстане. Долина шаров на полуострове Мангыстау считается одной из ключевых достопримечательностей региона.

Существует несколько основных версий возникновения такого количества камней сферической формы в одном месте. Но каждая из теорий имеет свои изъяны, поэтому, однозначно что-то утверждать не берется никто. Каменные шары имеют различные размеры, но большинство из них составляют в диаметре примерно три-четыре метра.

Вот как выглядит научная версия образования подобных шаров:

Конкреции - малые минеральные тела округлой формы самых разных очертаний. Образование конкреции происходит либо в результате диффузионного стягивания химических веществ к активизирующим этот процесс затравкам с образованием в морском осадке коллоидной протоконкреции и её последующей раскристаллизацией, либо путём роста минеральных агрегатов вокруг ядра-"затравки". Такими затравками, инициирующей вокруг себя отложение того или иного минерала, могут служить органические остатки, углистое вещество или скопления минералов другого состава, и вокруг ядра происходит собирательная кристаллизация. Первичные, эпигенетические и раннедиагенетические конкреции, образованы в основном коллоидным веществом, впоследствии преобразующимся в минеральные агрегаты. Нередко конкреции тяготеют к определенным литологическим горизонтам, а местами бывают столь многочисленны, что сливаются воедино, образуя участки непрерывных конкреционных пластов и пропластков протяженностью в сотни метров и более. Для конкреций, образующихся на более поздних стадиях литогенеза на стадиях катагенеза и метагенеза, в частности метасоматическим путём, характерна избирательность замещения материалом конкреций участков породы с определенным строением (составом, плотностью, пористостью и тд). Часто внутри конкреций находятся те или иные органические останки (раковины древних моллюсков и др.).

Центром роста конкреции могли быть как отдельные раковины древних моллюсков или даже мельчайшие частицы либо скопления органики, так и целые участки осадочной породы с растительными остатками, колониальными кораллами, мшанками, скоплениями фузулин и др. Так, наиболее распространенным типом отложений позднего палеозоя и мезозоя, включающим остатки цефалопод, являются существенно глинистые толщи, соответственно содержащие конкреции, в той или иной степени обогащенные фосфором. Обычное для конкреций осадочных толщ присутствие фрамбоидального пирита позволяет считать, что конкреции, центральная часть которых, как правило, сложена небольшим скоплением аммоноидей или иной ископаемой фауны, формировались в восстановительных условиях. Быстрое формирование карбонатных конкреций может происходить за счет распада мягких тканей, вызывающих увеличение щелочности, повышение рН. Именно такие скопления аммонитов, места распада их мягких тканей, часто служат центром стягивания и осаждения конкреционного вещества. Образование же фосфатного материала фосфоритовых конкреций происходит не путем прямого осаждения фосфата из наддонной воды, а в результате перераспределения фосфора из окружающих осадков в ходе процессов раннего диагенеза. Благоприятные условия для формирования конкреций желвакового и шарового типа определяются: 1) присутствием локальных скоплений свежего органического вещества на дне моря; 2) достаточно высокими скоростями седиментации преимущественно тонких, глинисто-алевритовых илов, что исключало придонное окисление мягких тканей, способствовало созданию восстановительной обстановки в осадках; 3) отсутствием интенсивной биотурбации, препятствующей сохранению мягких тканей, что наиболее характерно для обстановки внешнего шельфа - верхней части склона, к тому же наиболее благоприятной для развития планктона и возрастания численности аммоноидей.

Иногда конкреции содержат внутри себя полости, стенки которых бывают инкрустированы кальцитом, пиритом, кварцем, халцедоном. Полости и трещины - это результат равномерного сокращения в объёме усыхающего богатого поровой влагой или полужидкого исходного материала и его раскристаллизации, а иногда - перекристаллизации с частичным выносом вещества либо укрупнением зёрен агрегата. Такие конкреции, внутренняя полость в которых имеет сложную конфигурацию из системы радиальных, расширяющихся к центру, трещин, принято называть септариями.

Крупные и гигантские (1-3 м. в поперечнике, редко до ~ 5 м.) шарообразные конкреции по внутреннему строению, как правило, оказываются трещиноватыми септариями. Это мергелистые, карбонатно-глинистые скрытокристаллические минеральные тела плотного сложения. Очевидно, что на первом этапе своего формирования это были сингенетичные морским осадкам полужидкие или коллоидные стяжения. Для таких конкреций наиболее вероятен механизм их прямого формирования начиная с образования шаровидных гелевых сгустков и последующего слияния близлежащих сгустков с образованием конкреционных стяжений. Дальнейший рост конкреций происходит по периметру окружности. Подобный линейно-концентрический рост отличает их от других минеральных новообразований. Вероятно также, что высокое содержание в некоторых из таких конкреций кремнезёма связано с окремнением конкреций под воздействием щелочных грунтовых вод.

Своеобразные мергелистые конкреции-стяжения глинисто-карбонатного состава типа "журавчиков" образуются в результате выщелачивания карбонатов из вмещающих пород и их переотложения. Такие стяжения встречаются среди глинистых пород, в лёссах и лёссовидных суглинках. В песках и песчаниках обычны плотные конкреции шаровидной, уплощённо-шаровидной, дисковидной и иных округлых или уплощённых форм, от небольших до многометровых, приуроченные к определённым литологическим горизонтам. Они формируются благодаря цементации отдельных участков рыхлых пород минеральным веществом за счёт переотложения фильтрующимися поровыми растворами кремнезёма, карбонатов, гидроокислов железа, сульфатов.

Вообще же любая малая частица отличного состава или нарушающая структурную однородность, может стать центром и причиной начала процесса собирательной кристаллизации. И привести к образованию конкреции в однородной массе осадка или горной породы. Аналогично тому, как пылинка, попадание которой в метастабильный пересыщенный раствор инициирует вокруг себя бурную кристаллизацию; процесс образования конкреции напоминает формирование жемчуга вокруг попавшей в раковину инородной частицы. Форма конкреций в однородных осадках определяется симметрией поступления (перераспределения) вещества, т.е. диффузией. Поскольку характеристическая симметрия процесса диффузии в однородной среде отвечает симметрии шара, то и форма конкреций оказывается шарообразной. В неоднородных осадках (породах) симметрия диффузии накладывается на симметрию неоднородной среды, поэтому в слоистых породах конкреции бывают дисковидной и иной уплощённой формы, и тд.

Срез глинисто-карбонатной конкреции-септарии с отпечатком раковины аммонита в центре. Полости трещин инкрустированы щетками кальцита с отдельными кристаллами пластинчатого барита. Верховья р. Эльтаркач, Карачаево-Черкесия, Сев. Кавказ, Россия. Музей им. А.Е.Ферсмана. Фото © А.Евсеев

Новая Зеландия

Шаровые конкреции в песках пляжа вдоль побережья омываются морским прибоем. Они выкатываются из коренных пород берегового обрыва при его постепенном разрушении береговой эрозией

Конкреции. 1.5-2 м., Новая Зеландия

Хорошо видно, что конкреции вываливаются из коренного залегания в рыхлых породах берегового обрыва при их разрушении

Жёлтый кальцит в трещинах усадки гигантских конкреций-септарий

Кристаллы кальцита или целиком заполняют трещины усадки в септариях, или образуют друзы и кристаллические щётки на стенках трещин

Урал

Шаровидные конкреции в реке Ижма у дер. Малое Галово, респ. Коми

Остров Чампа (375 кв.км) , один из многих островов арктического архипелага Земля Франца-Иосифа, Россия

Большие, до метра и более, конкреции плотного песчаника. В них находят включения окаменелых органических остатков, зубы древних акул

По соседству с огромными - россыпи мелких округлых конкреций иного состава (пирит и окисленный до лимонита пирит, пиритизированный песчаник)

Мангышлак

Центром роста этой слегка ожелезнённой кварцево-глинистой конкреции послужила раковина аммонита, вокруг которой и происходило накопление материала, играющего роль связующего цемента

Естественное выветривание оказавшихся на поверхности конкреций выявляет все неоднородности их структуры и состава