Травертиновые туфы Памуккале (Турция)

Автор А.А. Каздым
Кандидат геолого-минералогических наук
Академик Международной академии наук

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. Швецов 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.

Микростроение травертиновых туфов. Поляризационный микроскоп. Увеличение 56 крат. Фото автора

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:

Все образцы представлены исключительно кальцитом, иногда с редкими включениями зерен кварца.

Четкого присутствия органического вещества (остатков растений и др.) выявлено не было.

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.

Слоистость образцов связана с наличием форм кальцита различного размера (от более крупных зерен до микрита).

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.

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.

.
.
.