Вступ
В природі виступає 5 мінеральних фаз сульфату кальцію: гіпс (дигідрат), басаніт (напівгідрат) та три типи структур ангідриту: I, II та III (Prieto-Taboada et al. 2014). Найпоширеніші мінерали в природі – це гіпс та ангідрит типу II. Вони виступають в різних середовищах, окремо або співіснуючи. Первинний гіпс (рис. 1) утворюється на земній поверхні під час випаровування води з відповідним ступенем засолення, тоді як первинний ангідрит найчастіше кристалізується в результаті зневоднення гіпсу (рис. 2) в умовах мілкого або глибокого поховання під впливом високого тиску, підвищеної температури і/або впливу підземних розсолів (Hardie et al. 1967, Mossop i Shearman 1973, Zanbak і Arthur 1986). Ангидрит також може кристалізуватися на земній поверхні в середовищі себхи – замкнутої безстічної або прибережно-морської низовини з пласким дном, яке вкрите солончаками (Butler et al. 1982).
Діагенетичний цикл сульфатів
Геохімічні фактори, що впливають на наявність ангідриту та гіпсу, змінюються залежно від ступеня поховання породи. Зміни, які відбуваються в гірській породі під дією тих факторів, включаються в діагенетичний цикл (за: Murray 1964). Він описує проходження сульфату кальцію та води через чотири стадії: осадження, під час якого кристалізується гіпс; поховання, яке спричинює дегідратацію та перехід гіпсу до ангідриту; винесення гірської породи на поверхню; вивітрювання ангідриту на його перехід до гіпсу (рис. 3). Попри те що ангідрит може існувати на земній поверхні в результаті діагенетичного циклю (Holliday 1970, Jarzyna et al. 2020, Bąbel et al. 2020), в умовах високої температури (42 °C), перехід ангідриту в гіпс може відбуватися також на глибині 900-1200 м (Mossop і Shearman 1973).
Причини і наслідки переходу ангідриту в гіпс
На останньому етапі діагенетичного циклу ангідрит піддається впливу метеорних та підземних вод. Проникнення молекул води в структуру сульфату кальцію відповідає за кристалізацію вторинного гіпсу. Таке перетворення може спричинити збільшення молярного об’єму твердої речовини навіть до 62,6% (Zanbak i Arthur 1986) та зміну кристалічної структури (рис. 4), що, в свою чергу, призводить до набухання гірського середовища, що включає ангідрит і вторинний гіпс (Anagnostou 1993). Набухання відповідає за генерацію напружень, які призводять до численних деформацій гірських порід, що в забудованих місцях об’являється негативними наслідками, такими як тріщини в тунелях або стінах будівель (Steiner 1993, Oldecop і Alonso 2012), а в природі – утворенням рідкісних вігвамових форм, печер та куполів з гідратації, яких супроводжують численні тріщини (рис. 4, 5; Reimann 1991, Jarzyna et al. 2020).
