Краткий курс литологии

1. Неокатаныые (угловатые) — обломки с острыми краями и углами, почти без следов окатывания.

Рис, 9.5. Гистограммы образца рудита, построен­ ные:

1 — по результатам подсчета количества обломков; 2 — определения их веса или объема от всей породы

По результатам подсчета количества облом­ ков 1 порода получит наименование «гравелит крупнозернистый», по результатам взвешива­

ния 2 — «конгломерат крупногалечный»

2. Слабоокатаппые (полуугловатые) — обломки со слабозакругленными углами и гранями и отчетливо видной первоначальной формой.

3.Полуокатанные — с округлыми углами и гранями, с явны­ ми следами окатывания, по сохраняющие ясиоразличимую перво­ начальную форму.

4.Окатанные — округленные с силыюсглаженными углами и

краями, со слаборазличимыми очертаниями первоначальной фор­ мы.

5. Хорошо окатанные — яйцевидные, шаровидные или эллип­ соидальные. Первоначальная форма практически неразличима.

Качественную оценку окатанности можно определить с по­ мощью эталонных таблиц (рис. 9.6).

Для количественной оценки окатанности обломков Г. Уодел предложил соответствующий коэффициент, представляющий собой отношение среднего радиуса дуги нескольких углов и выступов обломка к радиусу максимальной сферы, вписанной в этот обло­ мок. В. Крамбейн предложил заменить трехмерный обломок его

плоской проекцией, а окатаниость выражать отношением среднего радиуса дуг, вписанных в углы проекции, к радиусу максимальной вписанной в эту проекцию окружности (рис. 9.7)

о к = : »+г2±-_- - - ± г.п, n-R

где /'i—гп —радиусы дуг, вписанных в углы; R — радиус впи­ санной окружности.

Рис. 9.6. Эталонные таблицы для определения степени окатанности обломков (по Л. Б, Рухину)

ность) характеризуется с помощью различных коэффициентов. Так, по К. Уэнтворту, уплощеиность обломков, т. е. близость их формы

Кп= _— 1- Если рассмотреть обломок, не имеющий уплощенности

о

(цилиндрический или призматический), у которого А= 10 см; В=

тельности.

Сферичность обломков, т. е. близость их формы к шаро­ видной, Г Уодел .предлагает определять как отношение пло­ щади поверхности сферы Si того же объема, что и обломок, к

фактической площади его поверхности S2, т. е. Кс= — Для шаро-

S2

видного обломка это отношение равно 1; для всех других обломков оно будет меньше 1. Предложенный Г Уоделом коэффициент прак­ тически не применяется из-за сложности определения площади поверхности обломков.

Оригинальный метод определения сферичности обломков был предложен Т. А. Лапинской. Коэффициент сферичности Р она оп­ ределяет как отношение площади проекции обломка S 0 к площади

представительного значения коэффициента сферичности он должен

проекций всех обломков. Вокруг каждой проекции обломка опи­ сывается наименьшая возможная окружность. Измерения площа­ дей Т. А. Лапинская заменила взвешиванием на аналитических весах соответствующих контуров, вырезанных из бумаги. Выре­ заются и совместно взвешиваются круги, образованные наимень­ шими окружностями, описанными вокруг проекций обломков (получается вес Qi). Затем из кругов вырезаются проекции облом­ ков и также совместно взвешиваются (получается вес Q2). Тогда

Р= Q?. Qi

П о в е р х н о с т ь о б л о м к о в в ряде случаев несет информа­ цию, помогающую расшифровывать генезис пород. Выше гово­ рилось о важности обнаружения царапин, штриховки и «шрамов» иа поверхности обломков, указывающих на их перенос движущим­ ся льдом.

содержание обломков отдельных типов пород в каждом размерном классе (рис. 9.8). Изучение петрографического состава обломков позволяет восстанавливать характер толщ материнских пород, сла­ гавших источники сноса обломочного материала, за счет разруше­ ния которых образовались изучаемые грубообломочиые породы.

Рис. 9.8. Диаграмма петрографического состава облом­ ков конгломерата:

Хорошо видно резкое уменьшение количества облом­ ков жильного кварца в зависимости от увеличения раз­ мера обломков. Крупная галька и валуны сложены в

основном магматическими породами

Существенное значение для характеристики грубообломочиых пород имеет определение соотношения между рудитовыми облом­ ками и матриксом (заполняющей массой и цементом), т. е. опре­ деление степени «насыщенности» породы рудитовыми обломками. Если порода рыхлая, степень насыщенности породы выявить лег­ ко. Однако в большинстве случаев это приходится делать на глаз. При этом можно выделить три типа грубообломочных пород:

1.С малым количеством матрикса — все обломки соприка­ саются друг с другом. Заполняющая масса и (или) цемент присут­ ствуют только в пустотах между обломками.

2.Со средним количеством матрикса — значительная часть обломков не соприкасается друг с другом, гак как она разделена заполняющей массой и (или) цементом. Однако обломки удалены друг от друга на расстояния, не превышающие 0.5 среднего диа­ метра обломков, слагающих породу.

3. С большим количеством матрикса — обломки отстоят друг от друга на расстояние от 0,5 до 1,0 их среднего диаметра.

В тех случаях, когда обломки «разбавляются» матриксом на­ столько, что расстояние между ними превышает их диаметр, мы будем иметь дело уже с другим типом породы, например с песча­ ником с включениями гальки и валунов и т. п.

При изучении толщ грубообломочных пород перед исследовате­ лем стоят разнообразные задачи: расчленение толщи конгломера­ тов на отдельные пачки, которые могут быть откартированы в пре­ делах изучаемой территории; разработка схемы сопоставления разрезов грубообломочных пород; поиски полезных ископаемых (золото, уран и др.), связанных либо с обломками, либо с запол­ няющей массой, либо с цементом и др. В каждом конкретном случае геолог должен разработать программу исследований, кото­ рые позволили бы дать ответ на поставленные перед ним вопросы.

Практическое применение грубообломочных пород

Гравий, галька и щебень обычно из рыхлых современных (чет­ вертичных) отложений широко используются в дорожном строи­ тельстве, при отсыпке железнодорожного балласта и изготовле­ нии бетона. Во многих случаях грубообломочные породы (конгло­ мераты) представляют собой важные объекты разведки и разра­ ботки в связи с тем, что в их цементе, а иногда и в составе обло­ мочной части, содержатся ценные полезные ископаемые (золото, алмазы, уран, платина и др.)-

Песчаные (псаммитовые или аренитовые) породы

Среднеобломочные (песчаные) породы, часто называемые в зарубежной литературе псаммитами или арепитами, более чем на 50% состоят из обломочных (аллотигенных) зерен песка, размеры которых составляют 0,1—1,0 мм. Геологи разных стран выделяют песок в различных размерных границах (см. табл. 9.1). В составе песчаников обычно различают обломочную (аллотигенную) часть и аутигенный цемент. В зависимости от степени отсортированности песчаного материала в песчаниках может присутствовать более или менее существенная примесь алевритовых частиц и глинистого вещества, что позволило ряду исследователей по примеру грубо­ обломочных пород выделить в составе песчаников матрикс или заполняющую массу.

Обломочная часть песчаных пород

Обломки пород и минералов, из которых состоят песчаники, образуются за счет раздробления, дезинтеграции магматических, метаморфических или более древних осадочных пород, слагающих

О б л о м к и м а г м а т и ч е с к и х пород. Чаще всего это обломки вулканического стекла (изотропные при скрещенных николях) или основной массы эффузивных пород с характерной гиалопилитовой (андезитовой), трахитовой или фельзитовой структурой.

или микрокристаллической массой кварца, а также обломки алев­ ритово-глинистых и карбонатных пород.

Кроме того, среди обломочных зерен песчаных пород в виде незначительной примеси (обычно не более 0,1%, редко 1—2%) присутствуют так называемые акцессорные минералы (циркон, ти­ танит, рутил, турмалин, дистен и ряд других), о которых будет сказано ниже.

Цементы песчаных пород

Цемент обломочных пород, в том числе песчаников, образуют аутигенные минералы, заполняющие пустоты (поры) между зер­ нами и обломками в породах и превращающие рыхлую массу об­ ломков (например, песок) в твердую, камнеподобную породу (пес­ чаник). Цементы пород могут формироваться в диагенезе или катагенезе (и метагенезе). Поровое пространство песчаников ча­ сто бывает заполнено частицами глинистых или хлоритовых мине­ ралов. В диагенезе, и особенно катагенезе и метагенезе, глини­ стые минералы с адсорбированным на их поверхности кремнезе­ мом и гидроокислами железа, а также хлоритовые минералы испытывают процессы перекристаллизации и цементируют, скреп­ ляют обломочные зерна. Мельчайшие кристаллики аутигенного кварца и гидроокислы железа еще прочнее связывают заполняю­ щую поры хлоритово-глинистую массу и обломочные зерна в единую твердую горную породу — песчаник.

Изучение различных песчаников показало, что наиболее рас­ пространенными цементами в них являются: кремнистые (кварце­ вые); глинисто-кремнистые; хлоритово-глинистые; кремнисто-хло­ ритовые; кальцитовые цементы. Они в различной степени пропи­ тываются гидроокислами железа.

Менее распространены сидеритовый, анкеритовый, доломито­ вый, глауконитовый, фосфатный, шамозитовый и некоторые другие виды цементов. Иногда отмечаются гипсовый, баритовый, цеолитовын цементы. Отдельные участки пород довольно часто цементи­ руются пиритом.

Количество цемента в песчаниках может изменяться в широких пределах — от долей процента до 40—50%. По соотношению об­ ломков и цемента последний может быть отнесен к одному из сле­ дующих типов (рис. 9.10).

К о н т а к т о в ы й ц е м е н т характерен для сильно пористых пород, так как основная часть пространства между обломочными зернами остается пустой, а цемент лишь «склеивает» зерна там, где они касаются друг друга, в точках контактов. Количество це­ мента невелико — 1—3% объема породы.

П л е н о ч н ы й цемент покрывает тонким слоем (пленкой) все обломочные зерна; причем значительная часть пор между ни­ ми остается пустой. Количество цемента меньше, чем пористость породы. Зерна цементируются в основном в зоне их контактов.

породы. При плотно упакованных, сильно сжатых обломочных зер­ нах оно может составлять всего лишь 2—3%. В породах, обладаю­ щих высокой пористостью, количество цемента этого типа может

другом, а как бы «плавают» в цементе.

По особенностям строения аутигенных минералов, цементирую­ щих обломочные зерна, выделяются несколько разновидностей це­ мента (см. рис. 9.10).

К р у с т и ф и к а ц и о н н о е с т р о е н и е характерно для пле­ ночного цемента. Кристаллики аутигенного минерала, слагающе­ го цемент, располагаются перпендикулярно поверхности обломоч­ ных зерен.

Р е г е н е р а ц и о н н о е с т р о е н и е наблюдается тогда, когда при одинаковом составе обломков и цемента (например, представ­ ленных кварцем) обломочные зерна кварца разрастаются за счет аутигенного кварца, нарастающего на них с той же оптической ориентировкой. Обычно регенерационное строение характерно для цементов типа заполнения пор. Под микроскопом цемент регене­ рационного строения узнается сравнительно легко, так как каждое обломочное кварцевое зерно и окружающий его кварцевый цемент гаснут одновременно, как единый кристалл, что связано с единой оптической ориентировкой аллотигеиного кварца зерна и аутигеиного кварца, образующего цемент. Первоначальные контуры обло­ мочных зерен при этом часто сохраняются как бы «законсервиро­ ванными» в виде слабых точечных очертаний («фантомов»), обра­ зованных бывшей когда-то на поверхности зерен глинистой пленкой

чают в себя сразу несколько обломочных зерен. Последние оказы­ ваются погруженными в мопокристаллический цемент, который при вращении столика микроскопа погасает крупными полями.

Многие цементы обломочных пород в силу низкого двупреломления минерального вещества/ (низкой интерференционной окра­