Краткий курс литологии

сах колеблется от долей процента до 35—40%. Отмечается при* месь глинистого материала. Лессы широко распространены в чет­ вертичных отложениях Европы, Азии, Северной и Южной Америки и отсутствуют в разрезах более древних отложений. Лессы обычно светло-желтоватого цвета, но могут быть желтовато-серыми, корич­ неватыми и красными. Характерными особенностями лессов яв­ ляются высокая пористость, достигающая 50—60%, отсутствие ясно выраженной слоистости, наличие в породе тонких вертикаль­ ных трубочек, по-видимому, следов стебельков и корней растений и причудливой формы карбонатных конкреций. В сухом состоянии лесс довольно прочная порода. В рельефе лессовые толщи часто образуют отвесные обрывы со столбчатой отдельностью. Зоны раз­ вития лессов непригодны для строительства крупных зданий и сооружений из-за сильных просадок, оседаний и оползней.

Долгое время неясным оставалось происхождение лессов. В на­ стоящее время большинство геологов поддерживает эоловую (вет­ ровую) теорию образования лесса. Согласно этой теории лесс представляет собой скопления алевритовой пыли, вынесенной в четвертичное время (в плейстоцене) ветром из областей развития пустынь и зон флювиогляциальных отложений, образованных крупными ледниками, и отложенной на периферии этих террито­ рий. Частая приуроченность лессов к речным долинам может объясняться тем, что, являясь пониженными участками рельефа, речные долины могли представлять собой аэродинамические «ло­ вушки», аккумулировавшие алевритовую пыль, переносимую вет­ ром.

Алевролиты широко используются в качестве строительного сырья, при возведении домов, строительстве дорог и других соору­ жений. В зонах развития лесса из него изготовляют кирпич.

Пирокластические породы

Пирокластические образования составляют группу пород, пере­ ходных от осадочных к магматическим. Пирокластические породы, являющиеся продуктами эксплозивной вулканической деятельно­ сти, необходимо отличать от вулканомиктовых граувакк, представ­ ляющих собой нормально-осадочные породы, образующиеся за счет размыва более древних вулканогенных пород. Пирокластиче­ ские породы — это скопления твердых продуктов, выброшенных вулканом при извержении (пепел, лапилли, бомбы и т. п.), поэто­ му они могут иметь большое значение для корреляции, сопостав­ ления разрезов осадочных толщ, часто являясь синхронными обра­ зованиями на значительных территориях.

Внешний вид пирокластических пород самый разнообразный. Они могут быть массивными и яснослоистыми, хорошо отсортиро­ ванными и «мусорными», неотсортированными, напоминающими тиллиты. Цвет их от светло-серого до красновато-бурого и почти черного. Мощность составляет от нескольких сантиметров вдали

От вулкана до десятков метров вблизи него. Такие породы часто очень трудно отличить от нормально-осадочных пород, с одной стороны, и от эффузивных — с другой. Обломки, слагающие пиро­ кластические породы, обычно делятся на три группы: вулканиче­ ский пепел (частицы меньше 2 мм), лапилли (2—50 мм), вулкани­ ческие бомбы (размером свыше 50 мм).

Одним из важных признаков, позволяющих отличить пирокла­ стические породы от нормально-осадочных, является присутствие в них минералов, образующих фенокристаллы в эффузивных поро­ дах и практически не встречающихся в нормально-осадочных. Эго характерные «оплавленные» или, наоборот, дипирамидальпые кристаллы кварца, волнисто-зональные кристаллы полевых шпатов (санидина), идиоморфные кристаллы (или их обломки) оливина, пироксенов, амфиболов, гексагональных пластинок биотита. Осо­ бое значение имеют обломки кислого вулканического стекла ха­ рактерной острооскольчатой, часто серповидной формы (рис. 9.19), указывающие на пепловую природу стекла.

Рис. 9.19. Пирокластические породы:

а — витрокластический туф, состоящий из массы пепловых облом­ ков вулканического стекла характерной острооскольчатой формы; б — кристаллокластический туф, состоящий из кристаллов пирок­ сенов, роговых обманок, плагиоклазов и обломков основного вул­ канического стекла

Минеральный состав пирокластического материала, являюще­ гося продуктом раздробления и распыления магмы (лавы), зави­ сит от ее характера. Пирокластические продукты базальтового вулканизма будут обогащены обломками кристаллов основных плагиоклазов, оливина, пироксенов (см. рис. 9.19) и основного вул­ канического стекла, имеющего показатель преломления, превы­ шающий показатель преломления канадского бальзама. Если же пирокластические породы образуются в результате кислого (рио­ литового) вулканизма, в их составе будут преобладать обломки фельзитовой массы риолитов, кварца, санидина, кислых плагио­ клазов и кислого вулканического стекла, показатель преломления которого меньше показателя преломления канадского бальзама.

вый вулканизм, более редки, так как основные лавы более жидкие и извержение их реже сопровождается массовым выбросом твер­ дых продуктов. Вулканогенный обломочный материал базальтово­ го состава характеризуется широким развитием процессов хлоритизации и цеолитизации, карбонатизации и эпидотизации вулкани­ ческого стекла и всех элементов породы. Хлорит часто подчерки­ вает флюидальную текстуру обломков вулканического стекла.

При более глубоких изменениях пирокластические породы мо­ гут переходить в глинистые образования. Пепловые витрокластические туфы в морских и озерных условиях преобразуются в монтмориллонитовые глины, так называемые бентониты.

Условия образования песчаных и алевритовых пород

Песчаники и алевролиты могут образовываться в самых раз­ нообразных условиях, как континентальных, так и морских. Оми широко распространены среди осадочных пород, слагая, по оцен­ кам различных исследователей, от 25 до 35% их общего объема.

Обломочный материал песчаников и алевролитов образуется в результате раздробления материнских пород в зонах выветрива­ ния, а также денудации поверхности суши. Обломки песчаной и алевритовой размерности быстро выпадают из путей миграции и образуют скопления уже на начальной стадии процесса осадочной дифференциации вещества в зоне осадкообразования. Этот про­ цесс начинается в широких масштабах еще на континентах, имен­ но поэтому песчаники и алевролиты являются обычными конти­ нентальными образованиями или же тяготеют к прибрежным зо­ нам морских и океанических бассейнов, окружающих континен­ тальную сушу. Существует, однако, механизм переноса алеврито­ вого и песчаного материала в глубоководные зоны морей и океанов. Это — турбидитные потоки.

Так, хорошо известны песчаники (и алевролиты), участвующие в сложении пролювиально-аллювиальных толщ, т. е. отлагавшие­ ся речными потоками, а также песчано-алевритовые породы, свя­ занные с деятельностью ледников (тиллиты) и озерным осадконакоплением. Большая часть песчаников и алевролитов имеет мор­ ское происхождение, т. е. отлагалась в морских бассейнах. Разли­ чают песчаники мелководно-прибрежной зоны, осадки шельфа, а также песчаники и алевролиты более глубоководных частей мор­ ских бассейнов, образование которых связано с периодическими турбидитными протоками.

Генезис песчаников (и алевролитов), т. е. условия накопления обломочного материала, является объектом внимания геологов. В результате многолетних исследований предложены различные при­ знаки, по которым следует определять характер среды осадкопакопления: особенности слоистости, знаки па поверхности слоев, форма и особенности поверхности обломков и др. Однако многие геологи на основе анализа этих признаков предостерегают от их

переоценки. Так, Ф. Дж. Петтиджои, обсуждая вопрос о том, какие параметры пород отражают характер среды и условия образования пород, пишет, что теоретически разница в плотности и вязкости между воздухом и водой должна обусловливать и отчетливое раз­ личие в структурах осадков, отложенных этими двумя агентами. Многие авторы пытались сформулировать эти различия, однако они еще не разработаны. Это касается, по мнению Ф. Дж. Петтиджопа, и попыток использовать различные коэффициенты, связан­ ные с размерами песчаных (и алевритовых) зерен, их формой и характером поверхности, а также осадочных текстур, в том числе слоистости. Успех всех этих попыток следует признать ограничен­ ным. В целом условия образования песчаников и алевролитов выясняются путем их комплексного и всестороннего изучения, в котором находят свое место все вышеперечисленные особенности литологии пород.

Аллювиальные песчаники и алевролиты могут характеризо­ ваться различной отсортированностью, начиная от плохо отсорти­ рованных силыюглинистых разностей пород до хорошо отсортиро­ ванных дельтовых песчаников. В аллювиальных песчаниках часто наблюдается примесь гравийного и даже галечного материала. Для речных песчаников характерны различные типы косой слои­ стости, в том числе однонаправленной. Разрез аллювиальных пес­ чано-алевритовых пород очень изменчив по площади, отдельные песчаные и алевритовые слои и пачки имеют линзовидную форму, быстро выклиниваются и замещаются глинами, хотя за счет пере­ мещения речного русла (меандрирования) речные осадки могут распространяться на значительных территориях. Нередко аллю­ виальные песчаники и алевролиты имеют красноцветную окраску.

Прибрежно-мелководные и шельфовые песчаники платформен­ ных морских бассейнов часто характеризуются высокой степенью отсортировапности обломочного материала, хорошей окатанностыо зерен. Для прибрежно-мелководных образований характерна раз­ нонаправленная пологая косая слоистость и местные врезы при­ ливных каналов, заполненные гравелистыми осадками. Разрез морских песчано-алевритовых серий отличается обычно значитель­ ной выдержанностью на больших территориях. Ширина полосы песчаных пород, образующихся в бассейне, во многом зависит от ширины шельфа. Чем шире шельф, тем шире зона песчаных осад­ ков и тем дальше отодвигается от берега зона глинисто-алеврито­ вых осадков. Так, например, в Северном море и Гудзоновом зали­ ве, которые имеют очень пологий и широкий шельф, полоса пес­ чаных осадков достигает в ширину многих десятков (иногда сотен)

километров.

Распределение песчаных и алевритовых осадков в бассейне за­ висит от его абсолютных размеров, так как чем крупнее бассейн, гем более мощную толщу воды захватывает волнение. Поэтому зона интенсивного взмучивания, достигающая в океанах глубины

ПыХ, песчаных осадков. Гидродинамический режим воды здесь иё позволяет устойчиво оседать на дно глииисто-алевритовым части­ цам. После многократных оседаний в тихую погоду и взмучиваний во время волнения эти частицы выбрасываются в более глубокую часть водоема.

Важную роль в разносе песчаного и алевритового материала по акватории бассейна играют периодические и постоянные течения, а также своеобразные суспензионные или турбидитные потоки. Роль последних в выносе обломочного материала в центральные глубоводные области бассейнов осадкоиакоплеиия была рассмотре­ на в гл. 3.

Методы изучения песчано-алевритовых пород

Песчано-алевритовые породы отличаются большим разнообра­ зием типов, видов и разновидностей. Они образуются в самых различных условиях, являясь объектом разработки в качестве самостоятельных полезных ископаемых (стройматериалы, стеколь­ ные пески и т. д.) или как породы, содержащие такие ценные ком­ поненты, как алмазы, золото, касситерит, монацит и др. Во многих случаях толщи песчано-алевритовых пород являются рудовмещаю­ щими для фосфоритов, железных и марганцевых руд и др. Песча­ ники (иногда алевролиты) содержат крупнейшие нефтяные и га­ зовые месторождения.

Успешные поиски и разведка многих полезных ископаемых тре­ буют изучения условий образования песчано-алевритовых пород, их состава, характера изменения их свойств и особенностей по площади и разрезу и ряда других вопросов. Методы изучения песчано-алевритовых пород разнообразны. Они детально рассмат­ риваются в специальных руководствах по изучению осадочных пород, поэтому мы кратко остановимся лишь на тех относительно простых методах, при помощи которых, несмотря на сложность минерального состава и строения песчано-алевритовых пород, мо­ жет быть дама их общая характеристика.

Изучение пород в обнажениях

Изучение песчано-алевритовых пород, как и всех других типов осадочных пород, начинается в полевых условиях, где производит­ ся описание обнажений, составляются литологические колонки (разрезы) и отбираются образцы пород для их лабораторного изучения. Большинство важных наблюдений, раскрывающих усло­ вия образования пород, может быть сделано только в поле при описании обнажений, поэтому их внимательное изучение является ответственным этапом исследования осадочных толщ. С учетом рекомендаций различных исследователей (Л. Б. Рухии, Н. В. Лог­ виненко и др.) предлагаем следующий порядок описания слоев пород в обнажении.

1. Название породы, определяемое по преобладанию в ней того

или иного обломочного материала (например, гравелит песчанйстый, песчаник крупнозернистый, алевролит глинистый и т. п.).

2.Цвет породы и особенности изменения ее окраски в пределах обнажения.

3.Характер цементации породы, ее крепость, рыхлость. Изме­ нения характера цементации в пределах обнажения.

4.Степень однородности породы в слое. Изменения структуры

породы в слое; например, уменьшение размеров зерен от подошвы к кровле слоя (градационная слоистость), наличие микропрослоев, гнезд и линз более крупного или более мелкого обломочного ма­ териала и т. п.

5.Наличие и характер слоистости породы в пределах слоя. При наличии косой слоистости отмечаются ее особенности (однонаправ­ ленная, перекрестная и др.), мощность отдельных слойков, углы их наклона, азимуты плоскости наслоения.

6.Характеристика пластовых поверхностей слоя. Наличие и характер знаков ряби, трещин высыхания, следов ползания жи­ вотных и других знаков на поверхности. Отмечается постепенный или резкий переход в выше- и нижележащие слои. Особое внима­ ние обращается па наличие следов размыва в подошве и кровле слоя; рельеф поверхности размыва, изменение цвета, зернистости и

других параметров породы выше и ниже этой поверхности и т. п.

7.Наличие и характер органических остатков в слое. Их про­ странственное положение, ориентировка,, сохранность, видовая принадлежность и т. п.

8.Характеристика конкреций и других новообразований. Их размер, форма, минеральный состав, положение в пласте, коли­ чество.

9.Степень выветрелости пород слоя в обнажении.

10.Мощность слоя и элементы залегания.

Изучение пород в петрографических шлифах

Изучение пород в шлифах под микроскопом является первым шагом любого литологического исследования. Оно позволяет скор­ ректировать определения пород, которые были сделаны в полевых условиях; дает возможность наметить программу дальнейших исследований отдельных типов пород, а также образцы, для кото­ рых целесообразно провести более детальные исследования (гра­ нулометрический, термографический, рентгенофазовый и другие виды анализов). Исследование пород в шлифах позволяет полу­ чить сведения о минеральном составе изучаемых пород, и, значит, о характере материнских толщ, за счет размыва которых они образовались; об условиях их накопления; процессах диа- и катагенетического изменения. Детальность описания шлифов зависит от целей исследования. В одних случаях исследователь ограничи­ вается установлением наименования породы, в других осуществ­ ляет ее детальное изучение и подробное описание.

тиГенные, обломочные компоненты должны составлять более 50% всей породы).

О п и с а н и е о б л о м о ч н о й части п о р о д ы :

1. Характеризуются размеры обломочных зерен. Прежде всего указывается, какого размера обломочные зерна преобладают, т. е. составляют более 50% всех зерен, принимаемых за 100%. Этот размер позволяет определить название породы. Например, если преобладают зерна размером от 0,1 до 0,2 мм, порода называется «песчаник мелкозернистый», от 0,2 до 0,3 мм — «песчаник мелко­ среднезернистый», т. е. преобладают зерна двух размерных клас­ сов: 0,1—0,25 мм (мелкие) и 0,25—0,5 мм (средние) и т. д. При­ водятся сведения о размерах самых крупных и мелких обломков, наблюдаемых в шлифе. Характеризуется степень отсортированности породы: хорошая, средняя или плохая. Оценить отсортированность породы помогает ход определения размеров обломочных зерен, преобладающих в породе. В хорошо отсортированных поро­ дах эти размеры определяются легко и лежат в узком размерном интервале (около 0,2 мм или от 0,3 до 0,35 мм и т. п.). Если ин­ тервал размеров преобладающих зерен определяется с известным затруднением (от 0,1 до 0,5 мм и т. п.), указывают па среднюю отсортированность породы. Если среди обломочных зерен нет преобладающих размеров, т. е. порода разнозернистая, ее отсортпровапность будет плохой.

Необходимо помнить, что при определении размеров обломков в шлифе мы замеряем не их истинный размер, а величины слу­ чайных сечений. По данным разных исследователей, истинный раз­ мер объектов в среднем примерно на 25% больше измеренного, т. е. dllCT = l,25-dll3M, где d — диаметр обломков.

2.Оценивается окаганность обломков по трехбаллыюй шкале: неокатапные, полуокатанные, хорошо окатанные либо по пяти­ балльной: неокатанные, слабоокатанные, полуокатанные, окатан­ ные, хорошо окатанные (см. трафареты окатанности на рис. 9.6).

3.Приводятся сведения о характере распределения обломочно­ го материала в поле шлифа: равномерное распределение, наличие микрослоистости, микролинз, сгущений, комков и т. п.

4.Характеризуется минеральный состав обломочной части породы. Прежде всего определяется содержание трех групп аллотигенных компонентов, в сумме принимаемых за 100%: обломки монокристаллов кварца; обломки кристаллов полевых шпатов; об­ ломки, представляющие собой агрегаты минеральных зерен, т. е. фрагменты других пород (магматических, метаморфических и бо-

лее древних осадочных). По трем полученным координатам точка, характеризующая минеральный состав обломочной части породы, наносится на классификационный треугольник (см. рис. 9.11 или 9.12 в зависимости от избранного варианта классификации). Опре­ деляется минеральный тип изучаемой породы.

Описываются отдельные аллотигенные компоненты. Например, для кварца важно отметить особенности погасания (нормальное, волнистое), наличие и характер включений. При характеристике полевых шпатов определяется количество калиевых разностей (ортоклаз, микроклин) и плагиоклазов (чаще всего альбит — олигоклаз, реже андезин и более основные), степень их «свежести», характер продуктов изменения. Описываются обломки материн­ ских пород, их состав, степень выветрелости и другие особенности, а также соотношение обломков магматических, метаморфических и осадочных пород. Магматические породы в обломочной части песчаников представлены практически только фрагментами эффу­ зивных разностей, так как кристаллы минералов интрузивных пород по своим размерам чаще всего превышают размеры обло­ мочных зерен песчаников, а тем более алевролитов. Краткая ха­ рактеристика обломков материнских пород, чаще всего встречаю­ щихся в составе обломочной части песчаников и реже — в облом­ ках алевролитов, приведена в табл. 9.7.

5.Отмечается наличие оолитовых образований, их минераль­ ный состав, размеры, форма, строение, количество, характер рас­ пределения в породе и степень перекристаллизации или изменения вторичными процессами.

6.Указывается присутствие растительных остатков (обуглив­ шийся растительный детрит) и обломков фауны, их количество, распределение в породе, размеры, особенности строения и т. п.

няющего пустоты между обломочными зернами породы. При этом определяются:

1.Минеральный состав цемента.

2.Распределение цемента в породе (равномерное или неравно­ мерное). В случае полиминерального состава цемента указываются взаимоотношения различных аутигенных (цементирующих породу)

минералов.

3.Тип цемента (контактовый, пленочный, заполнения пор или базальный).

4.Степень кристалличности (структура) цемента.

5.Строение цемента: регенерационное, пойкилитовое, крусти-

фикационпое (если возможно).

Ос о б е н н о с ти с трое ния п о р о д ы : фиксируется нали­ чие трещин в породе и их заполнение минералами. Рассматривают­

ся стилолитовые швы и т. п.

Заключение. На основе проведенного описания определяется полное наименование породы. Приводятся соображения об усло­ виях ее образования и степени измененное™ процессами катаге­