Краткий курс литологии

Примечание. * Если аллохемы (форменные элементы) имеют размеры руди-

тов, т. е. больше 2 мм, в название породы добавляется окончание «рудит». На­

пример, иитрамикрудит, интраспарудит, биомикрудит и т. п.

Известняки (и доломиты), состоящие из яснокристаллического карбоната —

кальцита или доломита, являющиеся продуктами диаили катагенетической пе­

рекристаллизации известняков любого типа, называются кристаллическими кар­ бонатными породами.

тов, называемых аллохемами, и о р т о х е м н ые , состоящие из массы микрита. Отдельно выделяются а в т о х т о н н ы е рифовые известняки. В качестве аллохем Р. Фолк рассматривает интракласты, скелетные остатки организмов, оолиты и пеллеты. Аллохемные известняки подразделяются на две группы:

—известняки, в которых пространство между форменными эле­ ментами заполнено в основном микритом;

—известняки, в которых форменные элементы сцементированы

восновном спаритом.

Р.Данхем (1962) предложил классифицировать известняки на основании соотношения между микритом и форменными элемен­ тами, выделив шесть типов известняков: мадстон, вакстон, пакстон, грейстон, баундстон, а также кристаллические карбонатные поро­ ды.

Ма д с т о н (mudstone — англ.) — сцементированный известко­ вый ил. Термин «мадстон», по Данхему, не является синонимом

термина «микрит», так как порода может содержать кристаллы кальцита размером до 20 мкм. В то же время к мадстонам относят пелитоморфные «литографские» известняки, более чем па 90% состоящие из микрита. Термин трудно признать удачным, посколь­

ными элементами, пустоты между которыми заполнены микритом. Г р е й н с т о н — известняк, состоящий из массы форменных

элементов и не содержащий микрита.

Б а у н д с т о н — первично связанный биогенный рифовый из­ вестняк. Иногда для их обозначения используют термины «биогермит» или «клинтит».

Для правильного наименования известняков в составе породы выделяют две группы компонентов: форменные элементы и нефор­ менный кальцит, заполняющий пространство между форменными элементами или слагающий основную часть породы.

При преобладании в породе такого неформенного кальцита из­ вестняк называется микрокристаллическим, пелитоморфным или кристаллическим (мелко-, среднекристаллическим и т. п.). Наличие существенной примеси форменных элементов (больше 10%) ука­ зывается в названии, например: «с примесью раковин фораминифер» или «с примесью онколитов».

Сложнее обстоит дело с наименованием известняков, в которых преобладают форменные элементы разных типов. Такие известня­ ки могут иметь смешанное происхождение и их название отражает присутствие основных типов форменных элементов. При этом пре­ обладающие форменные элементы упоминаются в названии в кон­ це. Например, известняк, в котором основная часть породы сложе­ на обломками члеников криноидей, по присутствует существенная примесь оолитов, будет называться «известняк оодетритовый криноидпый». Если основным компонентом породы являются оолиты, а в виде значительной примеси присутствуют обломки скелетных частей различных организмов, порода будет называться «извест­ няк полидетритово-оолиговый».

Наличие неформенного кальцита, цементирующего форменные элементы, также может отмечаться в названии породы, например: «известняк биоморфпо-онколитовый форамипиферовый с микритовым цементом» или «известняк сгустковый со спаритовым цемен­ том» и т. п.

Методы изучения известняков и их практическое применение

Изучение известняков, так же как и других типов пород, сле­ дует начинать с их подробного описания в обнажениях. Важней-

Шую информацию литолог получает при изучении петрографиче­ ских шлифов известняков под микроскопом. Именно микроскопи­ ческое описание пород позволяет дать им правильное наименова­ ние и определить условия образования. При изучении шлифов це­ лесообразно придерживаться определенной последовательности описания, например:

1.Общая характеристика породы. Устанавливается факт преоб­ ладания в породе кальцита, позволяющий определить ее как из­ вестняк.

2.Установление наличия кальцита в виде:

а) форменных элементов:

—скелетных частей организмов и кальцита водоросле­ вой структуры (включая онколиты);

—оолитов;

—пеллетов, комков, сгустков;

—интракластов;

б) неформенного кальцита:

—микрита;

—спарита.

3.Последовательное описание установленных компонентов по­ роды от преобладающих к подчиненным с характеристикой коли­ чественной роли различных компонентов в сложении породы и осо­ бенностей их распределения и взаимоотношений в шлифе:

—для биогенных образований: степень сохранности скелет­ ных частей (детрит, прижизненные формы); соотношение тех и других. Видовой состав (если возможно), особенности строения, размеры и т. п. Особое внимание обращается на наличие водоро­ слевых структур, в том числе онколитов;

—для оолитов: размеры, форма, особенности строения и т. п.;

—для пеллетов, комков, сгустков, интракластов: размеры, фор­ ма, строение, особенности распределения в породе и т. п.;

—для неформенного кальцита: структура, характер распреде­ ления в породе, равномерность кристалличности, взаимоотношение

сформенными элементами. Наличие процессов перекристаллиза­ ции, инкрустации «и других явлений.

4.Наличие и характер некарбонатных компонентов породы: об­ ломочного и глинистого материала, глауконита, кремнезема, суль­ фидов, сульфатов и т. п. Количество таких компонентов, распреде­ ление нх в породе, особенности строения.

5.Наименование породы и характеристика условий ее образо­ вания.

При наличии в известняках, особенно пелитоморфпых, примеси песчано-алевритового и глинистого материала обязательным яв­ ляется определение содержания в породе нерастворимого в 10% НС1 остатка, с тем чтобы установить, не относится ли порода к мергелям.

Для более обоснованного суждения о минеральном составе по­ роды, особенно о наличии других карбонатных компонентов: доло­ мита, анкерита, сидерита и др., наличие которых в шлифах уста­

Проблема образования доломитов является предметом много­ летней дискуссии геологов. Ее решение возможно лишь путем ком­ плексного изучения структурно-генетических особенностей различ­ ных типов доломитов и парагенезиса пород, с которыми они свя­ заны; расшифровки на этой основе условий, господствовавших в бассейне осадкообразования; а также сравнения этих условий с данными по обстановкам современного карбоиатонакопления и доломигообразоваиия.

Наибольшего развития процессы доломитообразования достиг­ ли в протерозое и палеозое. К концу палеозоя, и особенно в мезо­ зое, седиментационное доломитообразование на Земле постепенно затухает. Среди карбонатных пород на первое место выходят из­ вестняки. Доломиты становятся все более редким элементом кар­ бонатных разрезов. Такую эволюцию процесса доломитообразова­ ния Н. М. Страхов связывает с изменением содержания С02 в атмосфере Земли. Атмосфера докембрия характеризовалась зна­ чительно более высоким содержанием С02, что привело к резкому увеличению концентрации в морской воде карбонатных ионов за счет растворявшегося С02. В этих условиях даже при самом не­ значительном повышении концентрации доломит достигал предела насыщения, так как его растворимость находилась под воздейст­ вием трех солей с одноименными ионами, содержавшихся в мор­ ской воде: CaS04, MgS04 и MgCl2 и поэтому она должна была уменьшаться гораздо быстрее, чем растворимость СаС03. Это при­ вело к широкому осаждению доломитов во всех типах морских и озерных бассейнов: осолоняющихся, нормальной солености и опресняющихся, но богатых ионами Са, Mg и С03.

О влиянии содержания С02 в атмосфере на возможность осаж­ дения доломита говорят эксперименты О. К. Ипатьевой, которая показала, что в системе Са—Mg—С03—S04—Н20 при 25°С, срав­ нительно невысоких концентрациях сульфата магния и в присут­ ствии NaCl при рС02 = 1 атм наименьшая растворимость наблю­ дается у доломита, а при рС02 = 0,012 агм — у кальцита.

Кначалу палеозоя с понижением содержания С02 в атмосфере

исоответственном снижении содержания карбонатных ионов в

ционным доломитам протерозоя и нижнего палеозоя приходят до­ ломиты, формирование которых связано с диагенетической или синседиментационной доломитизацией осадков первоначально кальцитового (арагонитового) состава за счет Mg, поступавшего в осадок либо в составе частей организмов и водорослевого кальци­ та, либо путем замещения Са в кальците осадка на Mg морской

воды с образованием магнезиального кальцита и т. п. Такие доло­ миты Н. М. Страхов назвал седиментационно-диагенетическими.

Со СО3

Си Мд (СО3)z

Рис. 11.13. Зависимость растворимости кальцита и доломита от парциального давления углекислого

газа рС02 (по данным О. К. Ипатьевой):

точка 1 — современный момент — при повышении кон­ центрации раствора осаждается кальцит; точка 2 — высо­ коуглекислотная атмосфера протерозоя (условно) — при повышении концентрации раствора осаждается доломит

Основные типы доломитов

иусловия их образования

Всоответствии с характером доломитообразующего процесса доломиты делятся на три генетические группы:

—седиментационные;

—седиментационно-диагенетические;

—катагенетические.

Седиментационные доломиты

Седиментационные доломиты широко распространены в отло­ жениях протерозойского и нижнепалеозойского возрастов. Они представляют собой серые и желтовато-серые микрокристалличе­ ские (пелитоморфные), иногда тонкослоистые породы, состоящие из однородной массы доломита, размеры кристаллов которого со­ ставляют 0,005—0,01 мм. Пласты таких доломитов прослеживаются на расстояниях в сотни километров. Большинство исследователей связывает их образование с химическим осаждением доломита из воды морского бассейна. Пелитоморфные доломиты могут содер­ жать примесь глинистого материала, количество которого бывает различным, вплоть до перехода доломитов в доломитовые мергели. В протерозойских и нижнепалеозойских толщах седиментационпые пелитоморфные хемогенные доломиты залегают вне видимой связи с гипсовоангидритовыми породами, поэтому многие иссле­ дователи считают, что осаждение доломитного вещества этих до-

ломитов происходило в бассейнах, соленость воды которых была близка к нормальной.

Седиментационные микрокристаллические доломиты наблю­ даются также в разрезах типичных эвапоритовых формаций в тес­ ной ассоциации с гипсовоангидритовыми породами, часто в виде гипсоводоломитовых или доломитовоангидритовых пород, что ука­ зывает на хемогенное осаждение доломита из воды бассейна по­ вышенной солености в условиях аридного климата.

Для докембрийских и нижнепалеозойских доломитов различных районов (США, Восточная Сибирь СССР и др.) характерно раз­ витие седиментационных биохемогениых с т р о м а т о л и т о в ых д о л о м и т о в . Как известно, строматолиты представляют собой мелководные водорослевые постройки, образующиеся в результате жизнедеятельности сине-зеленых и других низших водорослей. Си­ не-зеленые водоросли легко переносят даже значительное увели­ чение солености морской воды. В докембрии они являлись, по-ви­ димому, доминирующими организмами морских бассейнов, способ­ ствовавшими доломитоосаждению. Для строматолитовых доломи­ тов характерна мелковолнистая тонкая ленточная водорослевая слоистость, наличие онколитовых разностей пород. Трещины высы­ хания и другие текстуры указывают, что эти доломиты формиро­ вались в очень мелководной обстановке приливно-отливных равнин. В ассоциации со строматолитовыми доломитами могут встречать­ ся интракластовые доломиты, образование которых было связано с синседиментационным взламыванием и разрушением в условиях мелководья только что образовавшихся доломитовых корок и стро­ матолитов, переотлагавшихся здесь же.

В докембрийских и нижнепалеозойских доломитовых толщах Восточной Сибири обнаружены оолитовые доломиты, в которых оолиты, обладающие прекрасной сохранностью микрокоицентрического строения без малейших признаков замещения и перекри­ сталлизации, состоят из доломита. Это указывает на их первичнохемогенную природу. Известны также описания иелитоморфиых сгустковокомковатых и пеллетовых (копролитовых) структур в пижнепалеозойских доломитах.

Большинство исследователей согласны с тем, что перечислен­ ные типы доломитов формировались как первично-доломитовые породы и могут быть отнесены к группе седиментационных.

Седиментационно-диагенетические доломиты

В названии этого типа доломитов, предложенном Н. М. Страхо­ вым, отражена их двойственная природа, заключающаяся в том, что магний тем или иным путем вносился в осадок в процессе седиментогенеза, а стехиометрический доломит формировался уже в диагенезе.

По данным ряда советских и зарубежных исследователей, мно­ гие пятнистые (седимептациоппо-диагепетические) доломиты обра­ зовывались не в засолоняющихся, а в пормальпо-солепых морских бассейнах в условиях периодического замедления или временного