2.4. Типы седиментогенеза
Крупным обобщением в области геологии и петрографии осадочных пород стало учение Н.М. Страхова, разработанное их в начале 60 годов и названное учением о типах литогенеза [Страхов, 1962]. Поскольку осадки и породы порождаются климатическими условиями, то и главные их типы климатические: гумидный, аридный и ледовый (нивальный). Позднее Н.М. Страхов выделил вулканогенно-осадочный (аклиматический) и еще позднее -океанический. Последний тип он выделил в результате исследования донных осадков в океанических экспедициях. Океанический тип он также противопоставил климатическим, считая, что воды мирового океана стирают черты гумидных, аридных и ледовых зон. Однако, последние исследования океанических осадков, проводимые под руководством академика А.П. Лисицина, позволили не только выявить климатические зоны в океане, проследить их, но и обнаружить те же черты седиментогенеза, которые характерны для климатических зон на континентах. Так черты аридного седиментогенеза в океанических осадках просматриваются по пониженным скоростям седиментации, господству карбонатных осадков, обогащению осадков эоловым кварцем, малому стокому терригенного материала.
Хорошо сохраняются в океанических осадков черты гумидного литогенеза, для которого характерны: теплая водная среда, изобилие вод и их транзитный сток, химические процессы преобразования осадка, россыпи устойчивых минералов, углефицированные остатки, хемогенно-органогенные породы, зрелые олигомиктовые и кварцевые пески с хорошей сортировкой их обломочных частиц.
В принципе правильнее было бы говорить о типах седиментогенеза, а не литогенеза, так как представления о разных типах, относится в основном к стадии осадконакопления, лишь затрагивая начало диагенеза. Предложение о введении типов седиментогенеза, а не литогенеза внесено П.П. Тимофеевым [1987], учитывая и то, что в своих ранних работах Н.М. Страхов [1956] их так и называл.
На сегодняшний день принято выделять климатические и аклиматические типы седиментогенеза
К климатическим типам отнесены:
гумидный;
аридный;
полярный.
К аклиматическим типам отнесены:
вулканогенно-осадочный;
суспензионно-потоковый (инъективный).
2.5. Анализ особенностей формирования осадка
Изучая осадки и садочные породы исследователи прибегают к изучению и систематизации разнообразных признаков, отображенных в их составе, структурах, текстурах, в особенностях проявления органического вещества. Делается это для анализа тех или иных факторов и особенностей формирования пород. Выявляемые признаки систематизировались в виде сравнительных таблиц специального назначения. Ниже приведен ряд таблиц, обнаруженных в специальной литературе и составленных автором.
Приведенные таблицы позволяют сделать ряд уточнений в определении особенностей формирования тех или иных осадков и осадочных пород.
Таблица 2.2
Основные петрографические типы питающих провинций и их минералы-индикаторы (по М.Г. Бергеру)
Петрографический тип |
Преобладающий класс и тип пород |
Типоморфные минералы-индикаторы |
Гранитоидный (салический) |
Кислые, средние и щелочные магматические и подобные им по составу породы и связанные с ними пегматиты, пневматолито-гидротермальные и контактово-метасоматические образования |
Кварц, калишпаты, кислые плагиоклазы, мусковит, биотит, роговая обманка, щелочные амфиболы и пироксены, циркон, турмалин, апатит, монацит, ксенотим, касситерит, топаз, титанит, флюорит, гранаты, диопсид |
Базитовый (мафический) |
Основные и ультраосновные магматические и подобное им по составу породы, связанные с ними поздне- и постмагматические и контактово-метасоматические образования |
Основные плагиоклазы, пироксены, оливин, хромит, шпинель, магнетит, титаномагнетит, ильменит, пироп и другие гранаты |
Метаморфический |
Разнообразные по составу кристаллические сланцы, гнейсы, амфиболиты, кварциты и другие породы различных зон и типов регионального и локального метаморфизма |
Кварц, кианит, ставролит, силлиманит, андалузит, тремолит, актинолит, глаукофан, минералы группы эпидота, альмандин, хлоритоид, корунд |
Осадочный |
Древние осадочные породы различного состава |
Переотложенный кварц (показательны переотложенные зерна регенерированного кварца), глауконит, кальцит, доломит, циркон, рутил, барит, анатаз и другие |
Таблица 2.3
Анализ климата
Признаки |
Аридный климат |
Гумидный климат |
Окраски |
светлые, палевые, желтые |
яркие, разнообразные |
текстуры течений и волнений |
отсутствуют и редки |
разнообразны |
специфические структуры |
трещины усыхания, капли дождя, глиптоморфозы |
оолитовые, конкреционные |
фауна и флора |
бедна, встречаются планктоногенные разновидности |
разнообразна |
структура |
преобладают обломочные и кристаллические |
преобладают биоморфные, детритусовые, биохемогенные |
обломки |
разнообразны по составу без признаков химического преобразования |
однообразны с признаками изменения, коррозии, замещения |
темноцветные минералы и содержащие их породы |
много |
нет |
аутигенные минералы |
доломит, магнетит, гипс, ангидрит, галит, карналлит, сильвин |
арагонит, кальцит, каолинит, гиббсит, бёмит |
захороненное ОВ |
мало, сапроопелевое |
много, гумусовое |
кероген |
кероген-II |
кероген-III, I |
pH |
>8 |
<6 |
Таблица 2.4
Анализ обстановки осадконакопления
Признаки |
Континентальные обстановки |
Морские обстановки |
Цвет и оттенки |
палевые, желтые, красные |
Зеленовато-бурые, зеленые, черные |
Текстурные признаки |
||
Ориентированность беспорядочность |
беспорядочные, линейные |
Плоско-ориентированные |
Однородность-неоднородность |
неоднородные, пятнистые, полосчатые, линзовидно-слоистые, грубо-косослоистые |
однородные, слоистые, параллельно-слоистые, тонкослоистые, волнистослоистые |
Плотность, пористость |
пористые или с обильным материалом, заполнившим поры |
плотные или с незначительным количеством материала, заполнившего поры |
Специфичность |
«трещины усыхания", "капли дождя", "журавчики", глиптоморфозы |
стилотиты, пеллеты, "конус в конус", биоглифы |
Структурные признаки обломков |
||
Размерность обломков |
грубообломочные, крупнообломочные |
среднеобломочные, мелкообломочные |
Окатанность обломков |
слабая |
хорошая |
Сортированность обломков |
плохая |
совершенная |
Вещественные признаки |
||
Сортированность -пелита -растительного детрита -скелетных остатков |
реликтовые, замещения, беспорядочно-ориентированные растительные остатки, отпечатки листьев древесины немногочисленных наземных животных |
Плоско-ориентированные, струйчато-хлопьевидые водорослевые узоры и отпечатки многочисленных морских животных |
Состав аллотигенного материала |
разнообразен, с участием неустойчивых компонентов |
однообразен с преобладанием устойчивых компонентов |
Состав аутигенного материала |
лимонит, гётит, псиломелан, пиролюзит, гиббсит, каолинит |
сидерит, лептохлорит, глауконит, манганит, родохрозит, гидрослюды, фосфатное вещество |
Состав захороненного органического вещества |
кероген-I, гумусовое ОВ |
кероген-II, сапропелевое ОВ |
Таблица 2.5
Факторы и процессы формирования компонентов осадочных пород
Компонентный состав пород |
Преобладающие факторы выветривания |
Процессы формирования компонентов осадочных пород |
обломочный материал разной степени дисперсности |
механические (физические) |
расширение-сжатие, кристаллизация-таяние ударение волн, текучей воды, капель дождя тектоническое сдавливание, просадка, обвалы, оползни |
аутигенные минералы разной степени кристалличности |
химические биохимические |
гидратация, растворение, обменные реакции, гидролиз, реакции окисления-восстановления |
фауна и флора, разной степени преобразования, продукты их жизнедеятельности |
биологические биохимические |
разложение мягких тканей организмов и синтез керогенов освобождение скелетных остатков и их преобразование микробиологическая переработка неорганических объектов |
пирокластический материал |
вулканические |
вулканические взрывы, газовые и жидкие эманации |
метеоритный материал, космическая пыль |
космические |
широкое рассеивание пепла и космической пыли |
Таблица 2.6
Анализ факторов переноса обломочного материала
Факторы переноса |
Особенности обломочного материала |
Скорость движения см/с, м/сут, м/с |
Водные потоки |
Широкий диапазон дисперсности и окатанности. Зависимость Хьюльстрема |
|
Воздушные потоки |
Узкий диапазон дисперсности и преимущественная сферичность. Зависимость Тулэ |
|
Ледяные потоки |
Широкий диапазон дисперсности, отсутствие окатанности, наличие "утюгообразности" у крупных обломков |
Дисперсность не зависит от скорости движения |
Сила тяжести |
Широкий диапазон дисперсности, узкий – окатанности, обилие сопровождающего алевро-пелитового материала. Дисперсность определяет осаждение в воде. Зависимость Хазена |
|
Дисперсность
не зависит от скорости движения, но
определяет градационную слоистость
при осаждении
Таблица 2.7
Анализ динамики среды седиментации
Признаки |
Активная динамика (выше базиса волн) |
Пассивная динамика (ниже базиса волн) |
Сортировка обломочного материала |
хорошая |
слабая |
Размер обломков |
грубый, крупный |
средний, мелкий |
Аутигенные минералы |
заполняет промежутки между обломками |
преобладают в породе |
Текстуры |
течения, волнения, гиероглифов, механоглифов, косо- и волнисто-слоистые |
тонко-параллельно-горизонтально и градационно-слоистые |
Органические остатки |
крупные, толстые, скульптурированные, обломочные, ориентированные |
раковины тонкие, хорошей сохранности, без четкой ориентированности |
Таблица 2.8
Факторы и процессы формирования компонентов осадочных пород
Компонентный состав пород |
Преобладающие факторы выветривания |
Процессы формирования компонентов осадочных пород |
обломочный материал разной степени дисперсности |
механические (физические) |
расширение-сжатие, кристаллизация-таяние ударение волн, текучей воды, капель дождя тектоническое сдавливание, просадка, обвалы, оползни |
аутигенные минералы разной степени кристалличности |
химические биохимические |
гидратация, растворение, обменные реакции, гидролиз, реакции окисления-восстановления |
фауна и флора, разной степени преобразования, продукты их жизнедеятельности |
биологические биохимические |
разложение мягких тканей организмов и синтез керогенов освобождение скелетных остатков и их преобразование микробиологическая переработка неорганических объектов |
пирокластический материал |
вулканические |
вулканические взрывы, газовые и жидкие эманации |
метеоритный материал, космическая пыль |
космические |
широкое рассеивание пепла и космической пыли |
Таблица 2.9
Анализ природной ряби в бассейне седиментации
Основные Признаки |
Рябь волнений |
Рябь течений |
Рябь ветровая |
Длина волны (расстояние между гребнями) |
от 0,5 до 50 см, обычно 2-10 см |
широкие пределы от 2см до 3 м |
обычно 1-10 см |
Высота волн (превышение гребешка над ложбиной) |
от нескольких мм до нескольких см и почти не изменяются в одной системе |
от 2-3 мм до 40-50 см, быстро меняется по простиранию |
обычно несколько мм, меняется по простиранию |
Индекс ряби |
в пределах 5-10, в волноприбойных 5-20 |
низкий – 2-10 |
высокий – больше 15, иногда до 100 |
Форма |
симметричная, гребни острые, округленные, углубления полого округлые, более широкие, чем гребни, хребтики субпараллельны |
ассиметричная, крутой склон направлен по течению, хребтики прямолинейные волнисто и дугообразно изогнуты |
ассиметричная, с пологим наветренным склоном, хребтики дугообразно изогнуты |
Ориентировка в пространстве |
обычно параллельна береговой линии |
хребтики перпендикулярны направлению течения |
разнообразна в зависимости от направления ветра |
Внутреннее строение |
легкий материал скапливается на гребнях, более тяжелый в углублениях |
легкий материал - на гребнях, а тяжелый - в углублениях |
на хребтиках зерна крупнее, чем в углублениях |
Таблица 2.10
Сравнительный анализ русловых и баровых отложений
(по В.Г. Кузнецову)
Признаки |
Русловые отложения |
Баровые отложения |
Преобладающий тип пород |
обычно песчинки, иногда замещающиеся в зависимости от потока |
преобладают песчаники |
Структура |
зернистость увеличивается вниз по разрезу |
зернистость увеличивается вверх по разрезу |
Текстура |
разнообразные слоистые, в том числе, и косослоистые, общее падение слойков в направлении течения |
слоистость неправильная, нередко косая, наклоненная в лагуне, присутствуют знаки волнений и норки роющих организмов |
Комплекс органических остатков |
обломки древесины и пресноводной фауны |
мелкоперетертый растительный детрит, очень мелководная морская фауна, часто перебитая до ракушки |
Таблица 2.11
Анализ режима кислотности-щелочности в бассейне седиментации пород
Признаки |
Кислая среда pH<6 |
Нейтральная среда pH=6-8 |
Щелочная среда pH>8 |
Обстановка |
континентальная, переходная, озерная |
переходная, лагунная |
морская, океаническая |
Аутигенные минералы |
каолинит, опал, лимонит, гётит, псиломелан, пиролюзит, пирит, соли |
гидрослюды, хлорит, кальцит, арагонит, глауконит, сидерит, шамозит, гипс, доломит, родохрозит |
монтмориллонит, глауконит, пирит, марказит, фосфатное вещество |
Аллотигенный материал |
крупные обломки |
мелкие обломки |
пепловый материал |
Типичные отложения по составу |
кремнистые, углистые |
карбонатные, сульфатные |
глинистые породы, эвапориты, пластовые фосфориты |
Таблица 2.12
Анализ окислительно-восстановительного потенциала среды седиментации по составу аутигенных минералов
Окислительная обстановка (Eh+) |
Переходная обстановка (Eh+) |
Восстановительная обстановка (Eh-) |
лимонит гётит гематит псиломелан пиролюзит |
шамозит сидерит родохрозит манганит браунит глауконит гумусовое ОВ |
пирит марказит фосфатное вещество сульфиды Cu, Zn и др. сапропелевое ОВ |
Таблица 2.13
Анализ режима солености среды седиментации
Признаки |
Пресноводная среда <10‰ |
Нормальная, солоновато-водная среда 10-20‰ |
Соленая среда >20‰ |
Фауна |
бедна видами, но многочисленная |
разнообразна по видам, многочисленная |
бедна, встречается планктон и микроорганизмы |
Минеральные образования |
арагонит |
арагонит, кальцит, доломит, гипс, ангидрит |
магнезит, галит, сильвин, карналлит |