lito_kuznecov

В.Г. Кузнецов

ЛИТОЛОГИЯ

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И ИХ ИЗУЧЕНИЕ

Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по нефтегазовому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 130304 «Геология нефти и газа» направления подготовки дипломированных специалистов 130300 «Прикладная геология» и специальности 130202 «Геофизические методы исследования скважин» направления подготовки дипломированных специалистов 130200 «Технологии геологической разведки»

МОСКВА НВДРА 2007

ВВЕДЕНИЕ

Литология — наука об осадочных горных породах, как и любая наука, состоит из двух тесно связанных и взаимно обусловливающих друг друга частей.

Первая часть составляет фактологическую основу науки, ее базис. В нее входит детальное изучение конкретного объекта литологии — отдельных осадочных горных пород: песчаников, глин, солей, известняков и т.д.

Таким образом, этот раздел литологии направлен на исследование и описание конкретных пород — их состава, строения (структуры и текстуры), свойств, вторичных изменений, условий залегания, механизмов и обстановок образования, эволюции в течение геологической истории и т.д. При общей схеме и методике изучения всех осадочных пород исследование каждой конкретной имеет свои специфические черты, поэтому и общие, и специфические методы изучения также составляют предмет этого раздела литологии.

Становление литологии началось именно с исследования и описания отдельных пород, и этот раздел обычно называют петрографией осадочных пород, т.е. в дословном переводе — описанием пород.

Каждая наука становится наукой в полном смысле этого слова только тогда, когда начинается теоретическое осмысление фактического материала по объекту своего исследования. Естественно, что без глубокого знания самих пород не может быть и никаких теоретических обобщений.

Закономерно поэтому, что материалы исследования и описания отдельных осадочных пород потребовали теоретического обобщения и развития, описательная часть стала

Так сформировалась вторая часть науки об осадочных породах - теоретическая литология, которая исследует общие закономерности осадочного процесса и осадочного породообразования — его стадийность (процессы и обстановки об-

з

разования осадочного материала, его переноса и осаждения, превращения осадков в породы и их дальнейшее существование и преобразование), обстановки осадконакопления, общие закономерности размещения осадочных пород в пространстве в зависимости от тех или иных условий (тектонических, климатических, палеогеографических и т.д.), общие закономерности строения осадочных толщ, эволюцию осадочного процесса, определяющие ее факторы и т.д.

Ясно, что эти две части тесно связаны друг с другом и дополняют друг друга. Нельзя, например, исследовать общую эволюцию осадочного процесса, не изучая эволюцию отдельных типов пород. Аналогично исследование только одной породы, сколь бы глубоким и детальным оно ни было, не позволит понять закономерности ее появления в том или ином месте и в то или иное время.

Вряд ли можно говорить о точной дате превращения петрографии осадочных пород в литологию, т.е. о времени появления теоретической литологии, но одним из важнейших рубежей является 1940 г., когда был опубликован трехтомник Л.В. Пустовалова «Петрография осадочных пород». Уже на первых страницах книги Л.В. Пустовалов определяет науку ее современным термином — литология, но отмечает, что «официальное название науки» — петрография, под которым она, в частности, «... фигурирует в научных планах высших учебных заведений... заставляет продолжать пользоваться несколько устаревшим термином». Важнее, однако, не приведенное высказывание, а суть, те теоретические положения, которые развивались в этой книге. Если до того в обобщающих работах и учебниках основное внимание уделялось описанию осадочных горных пород и лишь в самых общих чертах отмечались обстановки образования осадков и их преобразования в породы, то в вышеуказанной работе, которая была издана как учебное пособие, впервые были намечены основные закономерности осадочного процесса. Это было практически первое цельное и систематическое изложение сути новой науки и ее основных разделов, было показано, что осадочные горные породы — это закономерные ассоциации вещества, сформулированы основные положения об осадочной дифференциации вещества, эволюции и периодичности осадочного процесса, физико-химической наследственности и т.д. Разработанная Л.В. Пустоваловым структура литологии и выделение ее основных разделов — стадиального, седиментологического и эволюционного — прочно утвердилась в современной науке. Некоторые положения книги

4

Д.В. Пустовалова опередили свое время. Так, академик А.Л. Яншин указал, что Д.В. Пустовалов является основоположником учения об эволюции геологических процессов вообще и его идеи в этом направлении послужили основой слома парадигмы принципа актуализма в геологии вообще.

Ряд научных представлений Д.В. Пустовалова не выдержал проверки временем, другие претерпели существенные изменения и развитие, но это не умаляет его заслуг и значения этой книги для становления и дальнейшего развития науки об осадочных горных породах в целом.

Это положение следует подчеркнуть особо, так как ряд даже последующих учебных и методических изданий ограничивался лишь описательным разделом литологии и очень скромно касался общетеоретических проблем.

В вузовских курсах литологии указанные разделы методически обычно излагаются и изучаются в разных формах занятий. Теоретическая литология полностью излагается в лекционной части курса, а характеристика осадочных горных пород рассматривается лишь частично. Основное изучение пород и освоение методов их исследования осуществляется на лабораторных занятиях.

Именно этому разделу литологии — петрографии осадочных пород и методам их изучения — и посвящено настоящее пособие, т.е. предназначено оно в значительной степени именно для лабораторных занятий. Это, естественно, не исключает того, что в нем рассматриваются и некоторые общие вопросы литологии.

Подготовка подобного пособия представляется актуальной, в том числе из-за отсутствия современных изданий подобного рода. Если общие учебники по литологии еще издаются (из относительно новых можно указать книги В.П. Алексеева (2001, 2005) и Р.С. Безбородова (1996)), то обстоятельная и во многом образцовая книга В.Т. Фролова вышла в издательстве МГУ им. М.В. Ломоносова в 1964 г., а аналогичное, но более краткое пособие Н.В. Логвиненко и Э.И. Сергеевой опубликовано в 1986 г., т.е. более 20 лет назад.

Каждый учебник и каждое учебное пособие ограничено рамками учебных планов и программ. Настоящее пособие составлено в основном в соответствии с учебными планами подготовки геологов-нефтяников, где объем дисциплины «Литология» существенно меньше, чем в общегеологических и тем более университетских программах. Поэтому здесь значительно ограничен набор изучаемых осадочных пород и соответственно описание методов их исследования. Основное

5

внимание уделено наиболее распространенному и универсальному методу — изучению пород в шлифах под микроскопом, причем рассматриваются общие принципы и схемы описания шлифа осадочной породы и некоторые модификации для отдельных конкретных пород. В некоторых случаях дается краткая характеристика и других относительно несложных анализов, применяемых для тех или иных пород. Более сложные и специфические методы упоминаются; при этом рассматривается не технология метода, а указывается его возможность и решаемые им задачи. Это не исключает возможности в рабочих программах, в зависимости от технической оснащенности того или иного учебного заведения, проводить и осваивать и другие аналитические методы изучения осадочных пород. При этом можно воспользоваться как соответствующими более полными пособиями собственно учебной направленности, так и специальными инструкция ми.

Пособие состоит из трех внешне независимых, но тем не менее взаимосвязанных разделов. Первый (главы 1—3) включает общую характеристику осадочного комплекса и слагающих его пород — их состава, строения, а также основных составных частей — минералов, форм их нахождения и органических остатков. Второй раздел (гл. 4) в общем виде содержит сведения о методах исследования осадочных пород,

итретий (главы 5 — 9) — характеристику основных групп осадочных пород. По возможности характеристика различных пород проведена по общей или, точнее, близкой схеме — выделение и характеристика пород, механизмы и условия их образования, эволюция в истории Земли, методы исследования, научное и практическое значение. Однако специфика каждой группы пород определила и некоторые различия — несколько различную рубрикацию и последовательность разделов, подробность изложения и т.д. Детализируется и адаптируется к каждой конкретной группе также схема изучения

иописания шлифа, равно как и выбор рационального комплекса исследований вообще.

Из психологии обучения известно, что усвоить абсолютно всю информацию, изложенную в каком-либо издании, невозможно. Чтобы усвоить основные и важные положения, материал должен бьггь изложен в несколько большем объеме, с некоторыми повторениями. В противном случае — при строгом соответствии объема излагаемого материала требованиям программы — предполагается необходимость дословного зазубривания. В этом случае сознание само «отбраковы-

β

вает» часть сведений, и усваивается, остается в памяти обычно самая важная, необходимая часть материала.

Очень четко эту мысль выразил директор Института всеобщей истории РАН, ректор Государственного университета гуманитарных наук академик РАН А. Чубарьян: «Учебник существует не для того, чтобы все запомнить. Если ученик запомнит 30 % — слава богу!» («Известия», 30 сентября 2005 г.).

«Процент усвоения» материала студентами должен быть больше, чем у школьников, но само положение, что учебники должны содержать некий «избыток информации», из которой согласно учебной программе усваивается наиболее существенная, наиболее значимая часть, бесспорно.

Исходя из этого объем настоящего пособия несколько шире того минимума, который должен усвоить студент, знать и использовать в работе будущий геолог-нефтяник. Указанное обстоятельство обусловливает и некоторые, иногда неоднократные, хотя и выраженные разными словами и в разной форме, повторения.

При написании учебника учитывалось, что студенты уже имеют общие представления об осадочных породах, полученные при изучении курса «Общая геология». Поэтому многие термины и понятия, особенно в названиях пород, используются в тексте до обоснования их выделения и детальной характеристики.

В настоящее время наша страна широко открыта в мировое сообщество, неизмеримо возросли научные контакты с зарубежными специалистами и организациями. Весьма широко стала доступна зарубежная научная литература, особенно на английском языке — языке международного научного общения, аналога латыни средневековой науки. Выпускникам отечественных вузов нередко приходится контактировать и работать с иностранными специалистами. Учитывая эти тенденции интернационализации наук, расширяющиеся международные связи российских специалистов, все более активное использование зарубежной и прежде всего англоязычной литературы, в пособии приводятся сведения о терминах и некоторых методических подходах, принятых в западной — европейской и американской — науке об осадочных горных породах.

Настоящий квалифицированный специалист не может ограничиваться знаниями и материалами только вузовского курса, он должен постоянно расширять и обновлять свои знания и свой кругозор. Его нельзя ограничивать школяр-

7

1.1.ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

ИСТРАТИСФЕРА

Осадочные горные породы — это геологические образования, представляющие собой закономерные ассоциации минеральных, или органогенных, или тех и других продуктов, возникшие на поверхности литосферы и существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры. Это определение, данное Λ.Β. Пустоваловым еще в 1940 г. (Пустовалов, 1940, т. 1, с. 21), до сих пор остается наиболее полным и наиболее удачным. Оно отражает состав и способ образования (минеральный и органогенный), область образования (поверхность литосферы) и область существования (термодинамические условия внешней, поверхностной части земной коры) и, что очень важно, то, что это именно закономерные ассоциации. Наряду с магматическими и метаморфическими породами они образуют триаду пород, слагающих литосферу Земли и особенно ее верхнюю часть — земную кору. По подсчетам А.Б. Ронова (его данные по стратисфере, или осадочной оболочке Земли, на сегодняшний день, по-видимому, наиболее полные, детальные и аргументированные и использованы в дальнейшем изложении), общий объем осадочных отложений неогея (верхний докембрий — фанерозой) достигает 1130 млн. км3 (Ронов, 1993). Очень близкие цифры — 1104 и 1115 млн. км3 — независимо были получены В.Е. Хаиным, Л.Э. Левиным и Л.И. Тулиани (1982), а также американскими геологами Дж. Соутемом и В. Хэем (Southam, Hay, 1981). Это составляет всего 11 % объема земной коры и 0,1 % общего объема всей Земли или 9 % массы коры и 0,05 % массы Земли.

9