Ewaporaty najczęściej postrzegane są jako efekt odparowania wody morskiej w izolowanych basenach, prowadzącego do krystalizacji minerałów w określonej, uporządkowanej sekwencji. Utwory ewaporatowe mogą jednak mieć również pochodzenie niemorskie i formować się w bezodpływowych jeziorach kontynentalnych, w środowiskach hydrotermalnych, w trakcie pogrzebania i diagenezy osadów, a nawet w wyniku zamarzania wody. Każdy z tych mechanizmów prowadzi do koncentracji solanki i osiągnięcia stanu przesycenia, co skutkuje wytrącaniem minerałów z roztworu. Zespoły mineralne powstające w poszczególnych środowiskach różnią się jednak składem, teksturą i zapisem warunków fizykochemicznych, w jakich przebiegała krystalizacja.

Środowiska powstawania ewaporatów (opracowanie własne)

Ewaporaty pochodzenia morskiego

Ewaporaty morskie powstają, gdy fragment morza zostaje odizolowany od otwartego oceanu, a tempo parowania przewyższa w nim dopływ wody^[1,2]. Współczesna woda morska ma niemal identyczny skład chemiczny na całym świecie (zasolenie ok. 35‰), dlatego proces jej zagęszczania prowadzi do przewidywalnej sekwencji minerałów^[1]. Najpierw wytrącają się węglany wapnia, następnie siarczany (gips, anhydryt), później halit, a przy dalszej koncentracji sole potasowo-magnezowe^[1,2]. Ewaporaty pochodzenia morskiego należą do najpowszechniej występujących utworów ewaporatowych na świecie, często tworząc rozległe osady o znacznej miąższości.

Ewaporaty powstające w zamkniętych basenach kontynentalnych

Ewaporaty powstające w środowiskach kontynentalnych są chemicznie bardziej zróżnicowane. Zamknięte jeziora i baseny bez odpływu takie jak Morze Martwe, Wielkie Jezioro Słone, Salar de Uyuni czy Salar de Atacama, zasilane są wodami, które wcześniej przepływały przez skały zlewni, rozpuszczając i wypłukując różnego rodzaju jony^[3,4]. W efekcie skład chemiczny solanek odzwierciedla litologię danego obszaru. Jeśli woda w drodze do zbiornika przepływa przez skały wapienne, wody w zbiorniku będą bogate w Ca i HCO₃⁻; jeśli natomiast przepływają przez skały magmowe i metamorficzne dostarczają wód typu Ca–Na–HCO₃ o podwyższonej zawartości krzemionki. W takich systemach wyróżnia się kilka głównych typów wód (np. Na–Cl, Na–CO₃–SO₄–Cl, Mg–Na–SO₄–Cl), a każdy z nich prowadzi do innej sekwencji wytrącania się minerałów^[3,4]. W przeciwieństwie do środowiska morskiego nie istnieje tu jeden uniwersalny model krystalizacji i powstania sekwencji ewaporatowych.

Niektóre takie baseny stanowią dodatkowo miejsce koncentracji rzadkich pierwiastków, zwłaszcza litu i boru, co może nadać im znaczenie gospodarcze^[5,6]. Przykładami takich jezior są Salar de Uyuni (Boliwia)^[5] czy Salar de Atacama (Chile)^[6] w Ameryce Południowej, z których na skalę przemysłową wydobywa się lit.

Ewaporaty w środowiskach hydrotermalnych

W rejonach aktywności wulkanicznej koncentracja solanek może zachodzić nie tylko przez parowanie, ale także w wyniku podgrzewania roztworów i odgazowania. Wody hydrotermalne, bogate w różnorodne pierwiastki, po ochłodzeniu lub odparowaniu wytrącają specyficzne zespoły mineralne, często zawierające siarczany i borany. Skład takich ewaporatów zależy od interakcji między magmą, skałami otaczającymi i wodą krążącą w systemie.

Ewaporaty powstające w wyniku zamarzania wody

Koncentracja solanki może zachodzić również w niskich temperaturach, w procesie zwanym kriogenezą^[3,4]. Podczas zamarzania jeziora lód tworzy się z niemal czystej wody, wypierając jony do cieczy resztkowej. W rezultacie roztwór szybko osiąga stan przesycenia i rozpoczyna się krystalizacja minerałów uwodnionych, takich jak mirabilit czy hydrohalit^[4]. Właśnie ten mechanizm odpowiada za powstanie ewaporatów w np. obszarach polarnych czy peryglacjalnych. Przykładem jest jezioro Don Juan^[5] na Antarktydzie, które jest najbardziej słonym jeziorem na świecie i co ciekawe, nie zamarza nawet w temperaturze -50°C^[7]!

Sekwencja wytrącania się osadów w trakcie ewaporacji i kriogenezy (opracowanie własne na podstawie [4])

Wtórne przekształcenia ewaporatów

Część soli nie tworzy się bezpośrednio w trakcie parowania, lecz powstaje wtórnie podczas przekształceń osadów^[2,3]. W warunkach pogrzebania i wzrostu temperatury gips może przechodzić w anhydryt, a halit ulegać rekrystalizacji. Cyrkulujące w obrębie porowatych lub spękanych osadów solanki modyfikują pierwotny skład chemiczny i teksturę skały, prowadząc do powstawania nowych faz mineralnych oraz struktur takich jak pseudomorfozy czy żyły solne.

Zobacz także

• Co to są ewaporaty?

Literatura

[1] Warren J.K., 2016. Solution Mining and Salt Cavern Usage. Evaporites. Springer International Publishing, Cham, 1303–1374

[2] Warren J.K., 2016. Evaporites: A Geological Compendium. Springer International Publishing, Cham

[3] Warren J.K., 2010. Evaporites through time: Tectonic, climatic and eustatic controls in marine and nonmarine deposits. Earth-Science Reviews 98, 217–268

[4] Warren J.K., 2021. Evaporite Deposits. Encyclopedia of Geology. Elsevier, 945–977

[5] Sanchez-Lopez M.D., 2021. Territory and lithium extraction: The Great Land of Lipez and the Uyuni Salt Flat in Bolivia. Political Geography, 90

[6] Marazuela M. A., i in., 2019. Hydrodynamics of salt flat basins: The Salar de Atacama example. Science of The Total Environment, 651(1), 668–683

[7] Dickson J., i in., 2021. Don Juan Pond, Antarctica: Near-surface CaCl₂-brine feeding Earth’s most saline lake and implications for Mars. Sci Rep, 3