§ 18. Наблюдения над слоистой структурой в поле и изучение первично-наклонного залегания слоев

При исследовании (картировании) осадочных пород важнейшей задачей является анализ слоистой структуры. Приступая к доку­ментации обнажения, начинают с описания типичных особенностей каждого слоя в отдельности. Затем отмечают закономерности сочетания слоев в их первоначальном залегании, стараясь сна­чала выяснить первичную обстановку формирования осадка, до того как последний подвергся вторичным изменениям в ходе диа­генеза, а также под влиянием тектонических, магматических или иных воздействий. При этом необходимо самым тщательным образом фиксировать (описывать, замерять, зарисовывать) все признаки слоистости, т. е. ее типы и разновидности, степень отчетливости, масштаб слойков и прослойков в пласте, характер чередования и сочетания слоев. Кроме того, важное значение имеет установление фациальных переходов между отдельными типами и разновидностями слоистости в свите и отношение к опре­деленным особенностям слоистости органических остатков, вклю­чений, минерализации и оруденения. На типичных участках раз­реза отбираются образцы, характеризующие типы слоистости, ориентированные по странам света и по отношению к горизонту (отмечается азимут на зарисовке, «верх» и азимут - на образце) для последующего определения площади распространения фаций и их положения в стратиграфическом разрезе.

Характер поверхности наслоения часто является единственным критерием для установления положения пласта в пространстве, т. е. для определения его кровли и подошвы. Если, например, конгломерат представлен сцементированными обломками вышеле­жащего в разрезе слоя и залегает не над, а под поверхностью размыва или трещины усыхания находятся в нижней, а не в верх­ней части слоя, значит такой слой (рис. 24), а вместе с ним и другие слои, опрокинут (перевернут).

а б в

Рис. 24. Отличительные признаки опрокинутого залегания слоев:

а - обратный стратиграфический порядок наслоения. б - конгломерат лежит ниже по­верхности несогласия (размыва), 8 - поверхность трещин высыхания обращена вниз

Большое внимание уделяется наблюдениям над вторичными включениями в породах и особенно конгломератами. Так, массо­вые замеры ориентировки галек и других компонентов осадочных пород, так же как и массовые замеры наклона косой слоистости и статистическая обработка результатов этих замеров, имеют, как известно, значение для выяснения палеогеографической об­становки накопления осадков (направления речных потоков, мор­ских течений и т. д.) и часто могут представлять большой практический интерес (при поисках россыпных месторождений и пр.).

При наблюдениях над слоистой структурой всегда стремятся определить начальное положение слоев - первичное их залегание. В большинстве случаев они отлагаются практически горизон­тально. Небольшие наклоны, не превышающие 1-2°, свойственны почти всем слоям, однако простым глазом и горным компасом такие наклоны не улавливаются. Но встречаются породы, первич­ный наклон поверхностей напластования которых или наклон заключенных в них слойков может быть заметным и весьма зна­чительным. При этом следует различать наклон слойков от пер­вичного наклона самих слоев.

Наклон слойков характеризует косую слоистость и встре­чается во многих мелководных и континентальных осадках (дель­товые, речные, овражные, эоловые отложения, косая слоистость морских и озерных течений и др.). Угол наклона слои ков обычно колеблется в пределах 5-15°, но может достигать 30-40°, при этом сам слой чаще всего лежит горизонтально.

Если при горизонтальном положении слоев особое внимание обращают на положение и характерные особенности подошвы и кровли слоя, а также говорят и о его мощности, то при наклон­ном залегании слоев необходимо, кроме этого, указать элементы залегания слоя: простирание, падение и угол падения (см. рис. 35), т. е. направления и углы, характеризующие положение слоя в пространстве относительно стран света и горизонтальной пло­скости.

Изометрические геологические тела и горизонтально залега­ющие слои не имеют элементов залегания, так как подобные тела и слои невозможно ориентировать относительно стран света и горизонта.

Простиранием (линией простирания) называется линия пере­сечения слоя с горизонтальной плоскостью.

Падением (линией падения) называется направление макси­мального наклона слоя к горизонту. Линия падения перпендику­лярна к линии простирания.

Углом падения, характеризующим наклон поверхности слоя к горизонтальной плоскости, называется угол, образованный при пересечении линии падения с ее проекцией на горизонтальную плоскость. Угол падения не может быть больше 90°.

Положение пласта (слоя) в пространстве измеряется в градусах при помощи горного компаса, при этом простирание и падение определяются их азимутами. Азимут отсчитывается от меридиана по часовой стрелке и может иметь значение от 0 до 360°.

Азимутом простирания называется горизонтальный угол между северным направлением географического меридиана и ли­нией простирания. Линия простирания имеет два диаметрально противоположных направления, а, следовательно, и два азимута, различающихся между собой на 180°.

Азимутом падения называется угол между северным направлением гео­графического меридиана и проекцией линии падения на горизонтальную плоскость.

Вертикальное залегание пласта (слоя) характеризуется только азиму­том простирания и углом падения (90°).

Первичный наклон самих слоев обу­словлен как особенностями формиро­вания слоистости, так и характером ложа седиментации. Известно, напри­мер, что отложение осадка может происходить неравномерно: в одних местах с большей скоростью, в других - с меньшей. Соот­ветственно меняются мощности на протяжении одного или нескольких слоев и, следовательно, поверхности их уже не будут строго горизонтальными. Сходные результаты получаются и при диагенезе осадков, когда происходит неравномерное усыхание и уплотнение под нагрузкой пород в различающихся по составу смежных фациях (например, глины и песка), которые первоначально могли иметь одинаковую мощность (рис. 25).

Рис. 25. Структурная форма уплотнения и связанный с ней первичный наклон слоистости (схема).

1 - жесткое ложе седимента­ции; 2 - песок; 3 - глина; 4 ­более поздний однородный слой; m - первоначальная мощность глины; m1 - мощность уплот­ненной глины

Биологические особенности формирования горных пород также могут приводить к наклонным ограничениям поверхностей геоло­гических тел, что, например, типично для рифов и биогерм. Но наиболее часто первично-наклонное залегание слоистости обусловлено неровностями рельефа или дна моря, на которые ложится осадок или к которым он прилегает (см. рис. 26). Наклон поверхности наслоения во всех рассмотренных случаях колеблется от долей градуса до 3-5°, иногда до 8° и редко больше. Исключе­ние составляют вулканогенные породы (преимущественно туфы), наклон слоев которых на склонах погребенных и современных вулканов может достигать 35°.

Основными признаками, помогающими распознать первичный наклон слоистости, могут служить следующие: 1) косая слоис­тость, когда слойки в слое залегают наклонно по отношению к самому слою; 2) положение поверхности материала, часто запол­няющего пустоты в породе, по отношению к напластованию; если поверхность слойков в пустотах залегает несогласованно с общей поверхностью наслоения, но относится к тому же циклу седимен­тации, что и основная масса породы, то имеется больше оснований предполагать, что толща имеет первичный наклон (не нарушена); 3) залегание слоев в зоне более или менее крутого берега древнего водного бассейна; 4) наличие резких неровностей и выступов бывшего ложа области осадконакопления (неровности дна, древ­ние островки и отмели, известняковые рифы, выступы кристал­лического фундамента, конусы вулканов и др.), где приконтактные (нижние) слои получают естественный наклон от этих неровностей;

5) наличие структур уплотнения, на которые указывают высту­пающие над поверхностью глин крупные линзы песка в толще отложений (см. рис. 25) и (как правило) фациальные контакты между глиной и песком.