Красные пласты (или красные пласты ) представляют собой осадочные породы , обычно состоящие из песчаника , алевролита и сланца , которые имеют преимущественно красный цвет из-за присутствия оксидов железа . Часто эти осадочные пласты красного цвета местами содержат тонкие пласты конгломерата , мергеля , известняка или некоторой комбинации этих осадочных пород. Оксиды железа, ответственные за красный цвет красных пластов, обычно встречаются в виде покрытия на зернах отложений, составляющих красные пласты. Классическими примерами красных отложений являются пермские и триасовые отложения на западе США и девонские фации старого красного песчаника в Европе. [1] [2]
Первичные красные пласты могут образовываться в результате эрозии и переотложения красных почв или более старых красных пластов, [3] но фундаментальной проблемой этой гипотезы является относительная нехватка красноцветных исходных отложений подходящего возраста вблизи области красных пластов. отложения в Чешире , Англия. Первичные красные пласты также могут образовываться в результате покраснения осадка in situ (ранний диагенетический период ) в результате обезвоживания коричневых или тускло окрашенных гидроксидов железа. Эти гидроксиды железа обычно включают гетит (FeO-OH) и так называемый «аморфный гидроксид железа» или лимонит . Большая часть этого материала может представлять собой минерал ферригидрит (Fe 2 O 3 H 2 O). [4]
Было обнаружено, что этот процесс обезвоживания или «старения» тесно связан с педогенезом в аллювиальных поймах и пустынях . Гетит (гидроксид железа) обычно нестабилен по отношению к гематиту и в отсутствие воды или при повышенной температуре легко дегидратируется по реакции: [5]
Свободная энергия Гиббса ( G) для реакции гетит → гематит (при 250 ° C) составляет -2,76 кДж / моль, и G становится все более отрицательным с меньшим размером частиц. Таким образом, обломочные гидроксиды железа, включая гетит и ферригидрит, со временем самопроизвольно превращаются в красный гематитовый пигмент. Этот процесс не только объясняет постепенное покраснение аллювия, но и тот факт, что более старые пески пустынных дюн покраснеют более интенсивно, чем их более молодые аналоги. [6]
Красные пласты могут образовываться во время диагенеза . Ключом к этому механизму является внутрипластовое изменение железомагнезиальных силикатов кислородсодержащими грунтовыми водами при захоронении. Исследования Уокера показывают, что гидролиз роговой обманки и другого железосодержащего детрита следует серии растворения Гольдича . Это контролируется свободной энергией Гиббса конкретной реакции. Например, наиболее легко изменяемым материалом будет оливин : например
Ключевой особенностью этого процесса, примером которой является реакция, является образование ряда побочных продуктов, которые осаждаются в виде аутигенных фаз. К ним относятся смешаннослоистые глины ( иллит - монтмориллонит ), кварц , калиевый полевой шпат и карбонаты , а также пигментные оксиды железа . Покраснение прогрессирует по мере того, как диагенетические изменения становятся более продвинутыми, и, таким образом, это механизм, зависящий от времени. Другое следствие состоит в том, что покраснение этого типа не является специфичным для конкретной среды осадконакопления . Однако благоприятные условия для формирования диагенетических красных пластов, т. е. положительный Eh и нейтрально-щелочной pH , чаще всего встречаются в жарких полузасушливых районах, и именно поэтому красные пласты традиционно ассоциируются с таким климатом. [7] [8]
Вторичные красные пласты характеризуются неравномерной цветовой зональностью, часто связанной с профилями выветривания субсогласия . Цветовые границы могут пересекать литологические контакты и проявлять более интенсивное покраснение вблизи несогласий. Фазы вторичного покраснения могли накладываться на ранее сформировавшиеся первичные красные отложения в карбоне южной части Северного моря . [9] Постдиагенетические изменения могут происходить посредством таких реакций, как окисление пирита :
и окисление сидерита :
Образовавшиеся таким образом вторичные красные пласты являются прекрасным примером телодиагенеза. Они связаны с поднятием , эрозией и выветриванием ранее отложившихся отложений и требуют для своего формирования условий, аналогичных первичным и диагенетическим красным слоям. [10]