Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Краткий курс литологии

..pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
15.29 Mб
Скачать

виненко указывает, что на Русской платформе карбонатные поро­ ды слагают 55% всех разрезов осадочного чехла, в Уральской гео­ синклинали — 30—35, в Донецкой геосинклинали — 28, в палеозое долины Миссисипи — 44, во внутреннем Китае — 55%.

 

 

 

Т а б л и ц а 8.5

 

Распространенность основных типов осадочных пород

 

по данным теоретических геохимических расчетов

 

(по Ф. Дж. Петтиджону, 1975)

 

Типы

А. Холмс

Ф. Кларк

Ф. Викмаи

(Holmes, 1913),

(Clarke, 1924),

(Wickman, 1954),

пород

%

%

%

 

Глинистые

70

80

83

Песчаники

16

15

8

Известняки

14

5

9

Вопросы и упражнения

1.В чем сходство и различия классификаций осадочных пород, предложен­ ных Г И. Теодоровичем, М. С. Швецовым и Ф. Дж. Петтиджоном?

2.Какие продукты выветривания легко образуют субколлоидпые и коллоид­

ные системы?

3.Что является основой для выделения трех генетических групп осадочных

пород?

4.На какие подгруппы подразделяется группа ионогенных осадочных по­

род?

5.Какие типы пород преобладают в разрезах осадочных толщ?

Г л а в а 9 КЛАСТОГЕННЫЕ (ОБЛОМОЧНЫЕ) ПОРОДЫ

Кластогенные, или обломочные, породы, иногда называемые терригенными, более чем на 50% состоят из зерен аллотигениых минералов или обломков материнских пород. Размеры обломков, слагающих кластогенные породы, превышают 0,01 мм* Как мы знаем, образование кластогенных пород происходит за счет выпа­ дения обломочного материала из путей переноса под влиянием силы тяжести. Обломочные компоненты переходят в осадок, как только энергия среды-транспортера (вода, ветер) перестает под­ держивать их во взвешенном состоянии или перемещать путем сальтации, волочения или перекатывания.

Основой классификации кластогенных пород является размер слагающих их обломков. К сожалению, границы размерных под­ разделений и их названия, используемые геологами разных стран, не совпадают (табл. 9.1).

В СССР широко распространена размерная классификация об­ ломочных пород, основанная на десятичной метрической системе.

* Породы, состоящие из частиц, имеющих размеры меньше 0,01 мм (сложе­ ны обычно глинистыми минералами), относятся к группе глинистых пород.

Шкалы размерности, используемые различными авторами для классификации обломочных пород

 

 

 

Уэнтворт

 

 

 

 

 

 

(С. К. Went-

 

 

 

 

Аттерберг

Кайе

worth, 1922;

Шкала Ф

Буркар

СССР

(A. Alter-

(L. Cayeux,

с измене­

Крамбейна

(Л. Bour-

 

berg, 1905)

1929)

ниями по

(VV. С

Krum-

cart,

 

 

 

Dunbar

bcin,

1934)

1959)

a. Rodgers, 1957)

Глыбы

Валуны,

—1 000 мм— глыбы

 

(block —

Валуны

шведск.)

—200 мм—

—100 мм—

Галька,

Галька

щебень

(sten —

(окатан-

шведск.)

пая);

 

щебень

 

(неока-

—20 мм—

танный)

 

—10 мм—

Гравий

Гравий

(gruss —

шведск.)

(окатан­

 

ный) ;

 

дресва

 

(неока-

—2 мм—

танная)

 

—1 мм—

Песок

 

(sand —

Песок

шведск.)

•0,2 мм—

—0,1 мм—

Мелкий

 

песок или

 

алеврит

Алеврит

(Мо —

шведск.)

—0,01 мм—

-0,02 мм—

Суглинок

Глина

(lattlera —

шведск.)

 

—0,002 мм-

Глина (1ёга — шведск.)

Глыбы (bloc —

ФР)

—200 мм—

Галька (galet —

ФР)

50 мм—

Гравий (gravier - фр.)

—5 мм—

Песок

(sable

фро

—0,05 мм— Алеврит

и

глина (pel i te —

фр)

Валуны (boulder — англ.) —256 мм— Крупная калька (cobble — англ.)

—64 мм—

Гравий (gravel — англ.)

или

галька (pebble — англ.)

—2 мм—

Песок (sand — англ.)

— V16 мм —

Алеврит

(silt —

англ.)

—Vase мм—

Глина

(clay mound англ.)

Глыбы (Ыос —

— 10 (1 024 мм) фр.)

—9 (512 мм) —500 мм

—8 (256 мм)

 

—7 (128 мм)

 

—6 (64

мм)

Галька

 

 

 

 

(caillou —

—5 (32 мм)

ФР)

 

—4 (16 мм)

 

—3 (8 мм)

 

—2 (4 мм)

 

— 1

(2

мм)

— 2 мм—

—0

(1

мм)

Песок

(cable —

+ 1 (7г

мм)

ФР)

+ 2

(7ч

мм)

 

+ 3

(»/8

мм)

-0.2 мм-

Ил

 

 

 

 

+ 4

( 7 16

мм)

(boue —

фр.)

+ 5

(7 з2

м м )

 

+6 (i/64 мм)

+7 (7,28 мм)

+8 (7 25б мм)

+9 (7512 мм)

"Ы0 (7Ю24 ММ)

За границы структурных подразделений принимаются 0,01 м м -

0,1 мм— 1,0 мм— 10 мм— 100 мм— Ю00 мм и более ( х а б а 9 2) Многие геологи в Европе и часть почвоведов С Ш А использую т

десятичную шкалу с основанием 2, т. е. 0,002 мм— 0,02 мм— 2 м м -

Основные группы обломочных пород

Размеры обломков, слагающих породы,

мм

Более 1 (до 1000 и более)

От 1 до 0,1 От 0,1 до 0,01

Названия

обычно используемые в СССР

Грубообломочные

породы

Среднеобломочные, или песчаные, породы

Мелкоебломочные, или алевритовые, породы

часто употребляемые е других странах (пример­ но соответствующие раз­ мерным классам, приня­ тым в СССР)

Псефиты, или рудиты

Псаммиты, или арениты

Пелиты, или лютиты, — породы, состоящие из частиц мелкоалеврнтовой (0,05—0,01 мм) и (или) глинистой (<0,01 мм) размерности

20 мм— 200 мм, предложенную еще А. Аттербергом (1904). В США широко применяется размерная шкала, разработанная Уэнтвор­ том (1922), в которой размер обломочных частиц выделяемых под­ разделений отличается в два раза, причем за основу шкалы принят 1 мм. При этом получается геометрическая прогрессия: 1—2—4— 8—16 мм и т. д. Такая же прогрессия строится и при уменьшении размеров частиц: 1—1/2XU—7в—Vie и т. д. В. Крамбейн (1934) предложил изображать размерные подразделения шкалы Уэнтвор­ та с помощью так называемых Ф-единиц. Значение Ф равно обрат­ ному логарифму по основанию 2 размера в миллиметрах. Таким образом, 1 мм = 0Ф; 7г мм = + 1Ф; */4 мм=+2Ф; 2 мм= —1Ф; 4 мм = —2Ф и т. д. (см. табл. 9.1).

В зависимости от того, являются породы рыхлой несцементиро­ ванной массой обломков или эти обломки скреплены каким-либо цементом в плотный камиеподобный монолит, они получают раз­ личное наименование (табл. 9.3). Надо отметить, что для псефитов (крупнообломочных пород) название зависит от формы обломков (окатанных или угловатых), для песчаных и алевритовых пород оно не меняется: скопления угловатых и окатанных частиц назы­ ваются одинаково.

Кластогенные породы внутри каждой структурной группы обыч­ но делятся на три подгруппы: мелкозернистую, среднезернистую и

крупнозернистую. Например:

 

Песчаник

мелкозернистый

0,1—0,25 мм

»

среднезернистый

0,25—0,5 мм

крупнозернистый

0,5—1,0 мм

Гравелит

мелкозернистый

1,0—2,5 мм

»

среднезернистый

2,5—5,0 мм

Гравелит крупнозернистый 5,0—10,0 мм Конгломерат мелкогалечный 10—25 мм

»средиегалечный 25—50 мм

»крупногалечный 50—100 мм

Размер обломков, мм

Более 1 000

1000—100

100-10 10—1

1—0,1

о

Г о о

Т а б л и ц а 9.3

Номенклатура обломочных пород

 

Характер обломков и пород

Обломки угловатые,

Обломки округлые,

неокатанные

окатанные

рыхлая

сцементиро­

рыхлая

сцементиро­

ванная по­

ванная

порода

порода

рода

порода

 

 

Неокатан­

Глыбовая

Глыбы

Глыбовый

ные глыбы

брекчия

Валуны

конгломерат

Неокатан­

Валунная

Валунный

ные валуны

брекчия

Галька

конгломерат

Щебень

Брекчия

Конгломерат

Дресва

Дресвяник

Гравий

Гравелит

Песок

Песчаник

Песок

Песчаник

Алеврит

Алевролит

Алеврит

Алевролит

Алевролиты делятся только па две подгруппы: мелкозернистую (преобладают частицы 0,01—0,05 мм) и крупнозернистую (преоб­ ладают частицы 0,05—0,1 мм).

Грубообломочные породы (псефиты или рудиты)

Как уже указывалось, названия грубообломочиых пород зави­ сят от размеров слагающих их обломков и формы. В советской геологической литературе конгломератами называют сцементиро­ ванные породы, состоящие из окатанных, округленных обломков, размеры которых превышают 10 мм. Соответственно порода, со­ стоящая из неокатаиных, угловатых обломков крупнее 10 мм, называется брекчией.

Французские геологи используют термин «конгломерат» (conglomerat — фр.) как синоним общего термина «рудит», т. е. грубообломочная порода. Для обозначения пород, сложенных окатанными обломками, т. е. собственно конгломератов, используется термин «пудипгит» (poudingue — фр.). Иногда в широком понимании как синоним термина рудит термин «конгломерат» используется и в англоязычной литературе. Для обозначения брекчий предлагается термин «острообломочпый конгломерат» (sharpstone conglomerat— англ.). Конгломераты же могут обозначаться термином «пудипгиты» (puddingstone — англ).

В составе грубообломочных пород необходимо различать три составные части: главные обломочные компоненты, заполняющую

массу (заполнитель) и цемент* (рис. 9.1). Заполнитель (matrice— фр., matrix — англ.) представляет собой мелкие обломочные и глинистые частицы, располагающиеся в пустотах между главными обломочными компонентами. Характер заполнителя в разных типах грубообломочиых пород может быть различным. Так, в гравелитах заполнитель представлен обычно песчано-алевритовыми частицами. В валунных конгломератах это может быть галька, гравий и пес­ чано-алевритовый материал и т. д. Количество заполнителя может сильно меняться от полного отсутствия до 50% и более.

Рис. 9Л. Составные части грубообломочиых пород:

/ — главные обломочные компоненты; 2 — заполнитель (более мелкие обломочные частицы и глинистый материал); 3 — цемент (кальцит, гид* роокислы Fe, кремнезем и т. п.)

Французские геологи для суммарного обозначения аллотиген-

пой заполняющей

массы

(matrice — фр.)

и

аутигенного

цемен­

та (ciment — фр.)

часто

используют общий

термин «ганг»

(gan-

gue — фр.). В англоязычной литературе

широко распространен

термин «матрикс»

(matrix — англ.), который может обозначать ли­

бо цемент, либо заполняющую массу, или же применяется в широ­ ком смысле как синоним французского термина «ганг».

Для обозначения гравелитов и дресвяников иногда исполь­ зуются термины «микроконгломерат», «микропудиигит» и «микро­ брекчия».

В разрезах осадочных толщ чаще встречаются слои и линзы конгломератов. Брекчии в ископаемом состоянии встречаются зна­ чительно реже и, как правило, имеют ограниченное распростране­ ние. Грубообломочные породы, особенно брекчии, образуются вбли­ зи области разрушения, эрозии материнских пород, хотя галечниковый и гравийный материал может переноситься горными реками па сотни километров от разрушающихся горных сооружений.

* О цементах обломочных пород подробно говорится в разд. «Цементы пес­ чаных пород»,

Кроме брекчий осадочного происхождения в природе встре­ чаются тектонические брекчии, образующиеся в результате дроб­ ления пород в зонах разрывных тектонических нарушений, и вул­ канические брекчии, возникающие при дроблении пород в процес­ се вулканических извержений, а также другие виды брекчированных, раздробленных пород.

Среди брекчий осадочного происхождения в зависимости от конкретных условий и места образования различные исследовате­ ли выделяют разновидности, среди которых можно отметить сле­ дующие основные типы брекчий.

Б р е к ч и и о б в а л о в и о п о л з н е й встречаются обычно в толщах морских отложений в виде линз и выклинивающихся пла­ стов. Петрографический состав остроугольных обломков брекчий однообразный. Размеры обломков, слагающих брекчии обвалов и оползней, самые различные: от щебня до гигантских угловатых глыб. Такие брекчии образуют в разрезах тектонически активных территорий олистостромы — крупные линзовидные тела, представ­ ляющие собой беспорядочные скопления обломков и глыб пород, перемешанных с песчано-глинистыми или другими осадками. Оли­ стостромы образуются в результате подводных обвалов в зонах контрастного рельефа (у подножия поднимающейся Кордильеры, тектонического блока и т. п.). Обломки и глыбы подводного ополз­ ня могут скользить по поверхности осадков вниз по уклону дна в сторону центральной части бассейна (рис. 9.2). Отдельные гигант-

Рис. 9.2. Схема образования олистострома — скопления брекчии, возникшей в результате подводного обвала или оползня в тек­ тонически активной зоне Кордильеры

Рис, 9.3. Схема строения рифа:

I — ядро рифа; 2 — рифовая брекчия; S — вмещающие породы

ские глыбы таких оползней, иногда имеющие размеры в десяткй метров, называются олистолитами.

Частным случаем брекчий обвалов являются рифовые известня­ ковые брекчии, окружающие по периферии рифовый массив и представляющие собой результат дробления рифовых известняков волнами прибоя (рис. 9.3).

Б р е к ч и и в р е м е н н ы х п о т о к о в представляют собой пролювиальные образования, слагающие конус выноса временных потоков (сели) у подножия горных сооружений. Характеризуются разнообразным составом обломков и наличием большого количе­ ства заполнителя, представленного обычно песчано-алевритовым и глинистым материалами. Крупные обломки пролювиальных брек­ чий часто имеют следы окатывания. Иногда в таких брекчиях на­ блюдается неясная грубая слоистость.

К а р с то в ые б р е к ч и и , и л и б р е к ч и и о б р у ш е н и я ,

формируются при обрушении сводов пустот и пещер, возникающих при растворении подземными водами некоторых пород (каменная соль, гипс и т. п.). Вышележащие породы при этом опускаются,

дробятся

и образуют брекчии, характеризующиеся

однообразным

составом

обломков (часто известняки,

доломиты),

постепенно

пе­

реходящих в вышележащие породы.

за счет раздробления

или

Д о н н ы е б р е к ч и и образуются

«взламывания» волнами верхних «корочек» только что сформиро­ вавшихся, обычно карбонатных, осадков мелководья. Такие брек­ чии, часто называемые сингепетичными, особенно характерны для оиколитовых и строматолитовых водорослевых известняков и до­ ломитов. Обломки в сингенетичных брекчиях называются интракластами (intraclast— англ.).

Конгломераты

Между брекчиями и конгломератами существует ряд переход­ ных разностей пород, сложенных слабоокатаиными, или полуугловатыми обломками. Для их наименования иногда используют тер­ мин «конглобрекчии».

По степени разнообразия петрографического состава обломков выделяются олигомиктовые и полимиктовые конгломераты.

Олигомиктовые ко нг л о ме р а т ы характеризуются су­ щественно кварцевым составом галек. Это обычно белый жильный кварц, кварциты или кремнистые сланцы, т. е. компоненты, отли­ чающиеся большой прочностью и устойчивостью против выветрива­ ния. Обломки таких конгломератов образуют как бы концентрат, остающийся после полного разрушения больших объемов магмати­ ческих, метаморфических и осадочных пород. Размеры окатанных обломков кварца и кварцитов олигомиктовых конгломератов, как правило, составляют от 1 до 5 см, а их мощность редко превышает 3—5 м; чаще всего она изменяется от 10—20 см до 1 м. К олигомиктовым относятся золотоносные конгломераты района Витватерсранд в Южной Африке, состоящие из галек белого жильного кварца размером около 3 см и образующие пласты мощностью в среднем 20—80 см.

Полимиктовые к о н г л о м е р а т ы, обладающие пестрым петрографическим составом обломков, встречаются в разрезах значительно чаще, чем олигомиктовые. Обломки, слагающие такие конгломераты, представлены более или менее окатанной галькой и мелкими или средними валунами (от 1 до 50 см). Лишь в отдель­ ных случаях среди обломков встречаются крупные валуны и глы­ бы (1—2 м). Мощность полимиктовых конгломератов в отличие от олигомиктовых разностей колеблется в больших пределах. Извест­ ны толщи полимиктовых конгломератов, мощность которых дости­ гает 1000 м и более. Такие конгломераты характерны для подвиж­ ных поясов и генетически связаны с этапами горообразования, со­ провождавшимися интенсивной денудацией формирующегося рельефа. Они имеют главным образом пролювиально-аллювиаль­ ное происхождение и участвуют в сложении разрезов молассовых толщ.

Наряду с конгломератами, образовавшимися из окатанных об­ ломков разрушающихся материнских пород, в разрезах встречаюття также псевдоконгломераты, образовавшиеся за счет скопления конкреций при подводном перемыве неконсолидированных осадков. При этом песчано-глинистая составляющая породы вымывается движением воды, а содержавшиеся в осадке конкреции (чаще карбонатные, фосфоритовые, глинисто-сидеритовые) скапливают­ ся на дне водоема, формируя своеобразный обычно маломощный слой, внешне напоминающий типичный конгломерат,'но генетиче­ ски ничего общего с ним не имеющий.

По условиям залегания среди конгломератов выделяются ба­ зальные и внутриформационные типы.

В а з а л ь н ы е к о н г л о м е р а т ы залегают в основании мор­ ских трансгрессивных серий, перекрывающих более древние обра­ зования с угловым или стратиграфическим несогласием и начи­ нающих новый цикл осадконакопления и новый этап геологиче­ ского развития территории. Базальные конгломераты обычно имеют олигомиктовый состав. Их галька представлена белым жиль­ ным кварцем, кварцитами и кремнистыми породами.

В н у т р и ф о р м а ц и о н н ы е конгломе раты

залегают

внутри единой толщи осадочных пород без углового

или страти­

графического несогласия. По составу обломков они

относятся

обычно к полимиктовым конгломератам. Среди галек могут при­ сутствовать обломки как магматических и метаморфических пород, так и более древних осадочных образований. Внутриформационные конгломераты фиксируют временное усиление денудации или оживление поднятий в области сноса, приводящее к поступлению в бассейн осадконакопления более грубого обломочного материа­ ла. Многие геологи относят к внутриформационным конгломератам прослои донных сингенетичных брекчий и конглобрекчий (см. с. 98).

Среди конгломератов наиболее распространены морские и реч­ ные типы. Рекам, как уже указывалось, принадлежит важная роль в формировании наиболее мощных толщ конгломератов. Установ­ ление генезиса конгломератов часто представляет большие трудно­ сти. Производились многочисленные попытки определить происхож­ дение конгломератов по форме и особенностям расположения га­ лек. Так, ряд исследователей считает, что гальки, сложенные не­ сланцеватыми, массивными породами (известняки, многие песчани­ ки и алевролиты, магматические породы и т. п.), образующиеся в морских условиях, будут более плоскими, чем гальки речного про­ исхождения. По данным А. Кайс, величина угла наклона галек к плоскости наслоения (дна) в морских галечниках составляет 2— 15°, а в аллювиальных — 15—25° Л. Б. Рухин указывает, что в реках гальки в большинстве случаев круто наклонены в сторону верховьев реки (против течения), а в прибрежной части моря — полого в сторону моря.

Специфическим типом грубообломочных пород, часто переход­ ных между конгломератами и брекчиями, являются тиллиты, или. валунные глины, представляющие собой ископаемые ледниковые моренные отложения. Тиллиты относятся к грубообломочным об­ разованиям, несмотря на то что их основная масса сложена пло­ хо отсортированным песчано-глинистым материалам >с примесью дресвы и гравия. В этой разнородной и иеслоистой массе, состав­ ляющей часто до 80% всей породы (рис. 9.4), беспорядочно рассея­ ны крупные обломки от щебня и гальки до валунов и глыб вклю­ чительно. Важнейшим признаком ледникового происхождения тиллитов является присутствие среди галек и валунов характерных обломков, имеющих форму утюга со штриховкой и царапинами на поверхности (так называемые ледниковые шрамы). Матрикс тил-

литов имеет окраску от темно-голубовато-серой до зеленовато-чер­ ной, а при выветривании — до желтоватоили красновато-бурой.

Рис. 9.4. Гистограмма тиллита плейстоценового воз­ раста (США, штат Иллинойс; по результатам ана­ лиза 10 образцов по Ф. Дж. Петтиджону). Песча­ но-глинистый материал составляет около 70% всей породы:

1 — рудитовые фракции; 2 — песок и алеврит; 3 — глина

Наиболее известны тиллиты пермского и каменноугольного возраста, развитые в Южной Африке (тиллиты Двика), бассейне р. Конго, Южной Америке (тиллиты Бразилии), Индии и других районах земного шара.

Дресвяники и гравелиты

Дресвяники и гравелиты занимают промежуточное положение между брекчиями и конгломератами, с одной стороны, и песчаны­ ми породами — с другой. Довольно часто мелко- и среднезернистые разности дресвяников и гравелитов с размером обломков от 1 до 5 мм выделяют в качестве «грубозернистых» песчаников, а крупно­ зернистые с размером обломков от 5 до 10 мм — в качестве «мик­ робрекчий» и «микроконгломератов».

Дресвяники обычно встречаются в составе кор

выветривания,

т. е. там, где обломочный материал

не подвергался

переносу и

окатыванию. Очень часто дресвяники

(агепе — фр.)

образуются

вблизи разрушающихся массивов гранитоидных

пород. В этом

случае они представляют собой продукт механической дезинтегра­ ции гранитоидов. Нахождение дресвяников в разрезе указывает на близость источников сноса обломочного материала.

Дресвяники и гравелиты редко образуют мощные толщи и встре­ чаются главным образом в качестве подчиненного элемента в виде