litology-kl-2012

вниз. Высота конусов составляет несколько сантиметров, ширина основания

1-3 см.

Стилолитовая текстура в сечении, перпендикулярном к напластованию, представлена пилообразными швами, рассекающими породу преимущественно параллельно наслоению. Мелкобугристые выступы высотой до 1 см в песчаниках и кварцитах (сутуры) и более крупные – 50 cм и более (стилолиты) в карбонатных породах возникают вследствие растворения под давлением. Зубчатые швы нередко весьма сближены (на расстояние 1-2 см) и часто включают пленку труднорастворимого тонкодисперсного обломочного материала (глины, органического вещества, сульфидов или оксидов железа).

Текстура замещения проявлена в виде узких зон различного цвета и оттенков, сменяющих друг друга в направлении проникновения минерализованных растворов. К ней близка морфологически зебровая текстура (кольца Лизеганга), – результат ритмично-зонального осаждения в песчаниках и известняках коллоидного красителя (чаще геля Fe2O3) на фронте межгранулярного водного потока. Кольца Лизеганга повторяют форму целика между трещинами отдельности в породе.

Рис. 10. Абиогенные неслоистые текстуры [25]

а – комковатая, б – взмучивания, в – подводно-оползневая, г – блюдцеобразная, д – элювиальная, е – скорлуповатая (колломорфная), ж – конкреционная, з – фунтиковая («конус в конус»), л – зебровая (кольца Лизеганга), м —сланцеватая в изоклинальной

складке

Сланцеватая текстура – это текстура ориентировки породообразующих слоистых силикатов: глинистых минералов, гидрослюд, хлорита. Она

21

отражается в плитчатой отдельности и шелковистом блеске плоскостей сланцеватости глинистых и алевритовых пород. Сланцеватость возникает в осадочных породах при боковом давлении и складкообразовании на стадии метагенеза. Полосчатость – подобие слоистости или неясно проявляющаяся слоистость. Плойчатость – мелкая складчатость в неметаморфизованных осадочных породах. Кливаж – способность породы раскалываться на тонкие пластины, совпадающие со сланцеватостью или с другим ослабленным направлением в зонах смятия.

Текстуры кровли и подошвы слоя представляют собой отпечатки различного происхождения на плоскостях напластования пелитовых породматриц и зернистых пород-знаконосителей. К текстурам кровли относят знаки ряби, трещины усыхания, следы размыва, отпечатки капель дождя, града, пузырьков газа, следы жизнедеятельности животных и др.

Рис. 11. Текстура подводного оползания в среднезернистом слоистом песчанике. Кавказ

[5]

Знаки ряби представляют собой систему параллельных валиков на поверхности осадка, перпендикулярных направлению водного или воздушного потоков. Они образуются на поверхности песчаных, алевритовых, мергелистых и доломитовых осадков. Различают асимметричную рябь течений или ветра и симметричную рябь волнений. Трещины усыхания образуются в водонасыщенном глинистом или карбонатном осадке при его высыхании на воздухе. Полости трещин шириной от 1-2 мм до нескольких сантиметров и глубиной до десятков сантиметров, иногда до метра и более, заполнены инородным материалом. В плане трещины образуют полигональную систему и имеют клиновидный поперечный разрез.

Следы размыва являются важным свидетельством перерыва в осадконакоплении. Поверхность размыва обычно неровная, но сглаженная, осложняется полостями – «карманами» и скоплениями плохо окатанных обломков породы, слагающее слой. Отпечатки капель дождя и града представляют собой округлые углубления диаметром до 12-15 мм на поверхности глинистых осадков. Сходные образования, но более крупные углубления (до нескольких сантиметров) возникают при выделении из осадка пузырьков газа. Вниз от таких следов иногда идут каналы, похожие на ходы червей. На верхней поверхности известковых или глинистых слоев встречаются различные

22

отпечатки органического и неорганического происхождения: следы ползания, лежания и зарывания животных, следы водяных струй и волочения твердых предметов, слепки кристаллов льда, гипса, галита (глиптоморфозы) и др.

Текстуры подошвы слоя представлены знаками-слепками – гиероглифами, образующимися путем заполнения углублений илистого, реже песчаного дна песчаными, алевритовыми, глинистыми или известковыми отложениями и последующей их литификации. По генезису углублений различают гиероглифы механического и биологического происхождения – соответственно механоглифы и биоглифы. К первым относятся слепки борозд размыва, царапин, волочения, ямок падения и следов внедрения песчаного осадка в илистый или, наоборот, внедрения пластичной глины в вышележащие пески, ко вторым – слепки следов жизнедеятельности донных организмов.

Слепки борозд размыва представляют собой удлиненные язычковые валики разной величины, остриями своими направленные против течения (рис. 12). Образование их связано с донными морскими течениями, вымывавшими бороздки на поверхности глинистого осадка. Следы волочения – одиночные или групповые валики небольшого размера, образованные в результате перемещения течением твердых предметов: стволов, веток, раковин, обломков пород, кусков льда и других предметов, прочертивших на глинистом осадке бороздку или шрам.

Рис. 12. Слепок следов течения на нижней поверхности песчанистого алевролита. Карпаты [5].

Следы жизнедеятельности донных организмов представляют собой валики и бугорки различной формы и размера, иногда сплошь покрывающие подошву песчаников и алевролитов. Различают следы, оставленные червями, гастроподами, головоногими и другими беспозвоночными. К биоглифам следует отнести слепки ног, лап и хвоста птиц, рептилий, млекопитающих и других наземных животных.

УКЛАДКА МИНЕРАЛОВ В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ

Укладка – это характеристика строения осадочной породы, определяемая степенью сближенности зерен друг к другу. От нее зависят прочность и пористость осадочной породы.

23

Различают шесть способов укладки в зависимости от взаимного расположения изометрических зерен (равновеликих шаров). Наименее плотная укладка – кубическая, когда центры шаров располагаются в вершинах куба, а наиболее плотная – ромбоэдрическая, когда центры шаров располагаются в вершинах ромбоэдра (рис. 13). В первом случае объем элементарной поры составляет 3,81 R3, а во втором – 1,47 R3 (R – радиус шара).

Способ укладки определяется режимом накопления осадка: при лавинной седиментации укладка наименее плотная (пролювий, турбидиты, туфы), а при длительном переотложении и колебательных движениях наиболее плотная (прибрежно-морские, эоловые отложения). В постседиментационные стадии укладка изменяется, как правило, в сторону уплотнения. Ранняя цементация может надолго сохранить рыхлую упаковку обломков, определяя повышенную проницаемость пород для воды, нефти и газа.

Рис. 13. Укладка зерен а – шесть возможных типов укладки зерен: 1 – наименее плотная кубическая укладка, 2-

5 – промежуточные типы, 6 – наиболее плотная ромбоэдрическая укладка[18]; 6 – крайние значения укладки: 1 – кубическая, 2 – ромбоэдрическая; в – черепитчатая

укладка галек в водном потоке (стрелка – направление течения) (по М.К. Калинко, 1958)

Примеры различной укладки можно увидеть, наблюдая конгломераты. Гальки в них могут располагаться весьма плотно, по ромбоэдрическому типу, или быть отдаленными друг от друга. Признаками рыхлой упаковки являются вертикальное или иное неустойчивое расположение галек, без опоры друг на друга, и наличие щебня (селевые отложения, пролювий, грубые турбидиты). Перенос путем перекатывания по дну, свойственный горному аллювию и гальке волноприбойной зоне, предполагает черепитчатое расположение гальки с некоторый перекрытием и общим наклоном против течения.\

ПОРИСТОСТЬ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

В осадочных горных породах вследствие неплотного прилегания минеральных частиц друг к другу существуют многочисленные пустоты – поры, каверны, каналы, заполненные газами или жидкоcтями (воздухом, водой, углеводородами и т.д.). Характер пустотного пространства определяется размерами и формой минеральных зерен, составом и типом цемента, наличием трещин, плоскостей напластования и другими свойствами породы.

24

Совокупность пустот называют пористостью породы. Ее характеризуют коэффициентом общей пористости, который представляет собой отношение суммарного объема пустот к объему породы, в которой они находятся, и выражается в долях единицы или процентах:

kп.общ VVпор 100%

породы ,

где kп.общ – коэффициент общей пористости, Vпор – суммарный объем

пор, Vпороды – объем всей породы, включая поры.

Пористость в осадочных породах может достигать очень больших величин. В идеальной породе, состоящей из сферических зерен равного диаметра, пористость в зависимости от способа укладки изменяется от 26 до 47,7 %. В реальной породе угловатые неправильной формы зерна могут укладываться менее плотно и пористость может превышать максимальную теоретическую. Однако чаще пористость колеблется в пределах 5-20 %.

Пустоты делят на сверхкапиллярные – размерами более 0,5 мм, капиллярные – 0,5-0,0002 мм и субкапиллярные – менее 0,0002 мм. В сверхкапиллярных пустотах действуют гравитационные силы, в капиллярных порах ведущее значение имеет капиллярное давление, а в субкапиллярных перемещение флюиды подчиняются адсорбционным и другим поверхностномолекулярным силам.

ПРИНЦИПЫ КЛАССИФИКАЦИИ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

Петрографической классификации осадочных пород, основанной на объективных признаках – минеральном составе и структуре, и подобной той, что создана для магматических пород, в настоящее время не существует. Главной причиной этого является полигенетический характер основных составных частей пород. Например, кальцит – основной компонент известняков, может быть хемогенным, биогенным и обломочным; глинистые минералы могут образоваться путем химического разложения алюмосиликатов, переотложения продуктов выветривания и механического раздробления минералов, а обломочные породы объединяют в себе продукты механического разрушения самых разнородных горных пород и минералов. Стремление учесть различие в происхождении осадков привели к созданию множества генетических классификаций, среди которых необходимо отметить предложенные В.П. Батуриным (1932 г.), Л.В. Пустоваловым (1940 г.), В.И. Лучицким (1949 г.), У.Х. Твенхофелом (1950 г.), Г.И. Теодоровичем (1958 г.), Н.М. Страховым (1960 г.), М.С. Швецовым (1958 г.), Р.Л. Фолком (1974 г.), С.В. Тихомировым (1978 г.), Ф.Дж. Петтиджоном (1981 г.). Попытки создания структурно-вещественной классификации [22] пока не нашли широкого признания.

25

Наиболее рациональную петрографическую классификацию осадочных пород, сочетающую минералогические, структурно-текстурные и генетические признаки, предложил Н.В. Логвиненко, выделивший десять групп: 1) обломочные, 2) глинистые, 3) карбонатные 4) кремнистые, 5) соли, 6) глиноземистые, 7) железистые, 8) марганцевые, 9) фосфатные и 10) каустобиолиты [13]. В данном пособии рассматриваются породы первых четырех групп, играющие в составе стратисферы главную роль. Отдельно рассмотрены вулка- ногенно-осадочные породы, входящие в группу обломочных.

Осадочные породы могут состоять из нескольких составных частей. Для отнесения породы к той или другой группе используют количественные соотношения между этими частями. Например, обломочные породы состоят на 50 % и более из обломочного материала, к глинистым относят породы, состоящие на 50 % и более из глинистых минералов и пелитовой части, и т.д. Близкие по составу породы могут оказаться в различных классах. Например, известковые алевролиты и известняки с алевритовой примесью или опоки и песчаники с опаловым цементом и т.п. В тех случаях, когда породу составляют два компонента, присутствующие примерно в равных количествах, применяют двойное название, например, известково-алевритовая порода, песчано-кремнистая порода и т.п. При наличии в породе трех существенных компонентов в название включаются все три. Например, порода, состоящая из мелкого песка, кальцита и глины, называется песчаником мелкозернистым глинисто-известковым (количественно преобладающий компонент располагается в названии последним).

НОРМАЛЬНО-ОБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ

Обломочные породы – одна из основных групп осадочных образований, составляющая до 20 % объема осадочной оболочки Земли. Они сложены более чем наполовину аллотигенными компонентами и по происхождению вещества делятся на вулканогенно-осадочные и нормальные, а нормальные обломочные – на терригенные (континентальные) и эдафогенные (океанические). В данном пособии рассматриваются в основном терригенные породы. Вулканогенно-осадочные

В основу классификации обломочных пород положены их структура (размер и форма частиц), наличие цемента и минеральный состав. В литологии широко используют десятичную схему классификации, предложенную Российским государственный университет нефти и газа им. И. М. Губкина и предусматривающую выделение грубообломочных, песчаных, алевритовых и пелитовых пород. В каждой структурной подгруппе выделяют породы рыхлые (табл. 5) и сцементированные (табл. 6).

Составными частями грубообломочных пород являются обломки горных пород различного минерального состава и генезиса – магматических, ме-

26

таморфических и осадочных. Более мелкозернистые породы сложены обломками минералов.

По минеральному составу различают мономиктовые, олигомиктовые и полимиктовые терригенные породы. К мономиктовым относят образования, сложенные более, чем на 95 %, каким-либо одним минералом. В олигомиктовых породах преобладающий минерал должен составлять 80-95 % объема. Породы, в составе которых ни один из минералов не достигает 80 % объема, называют полимиктовыми. Возникшие при механическом выветривании обломки минералов и пород в процессе перемещения по поверхности суши или дну водоема ударяются друг о друга и о породы субстрата, окатываются, шлифуются и уменьшаются в размере. Наиболее подвержены таким изменениям крупные обломки, а алевритовые и пелитовые частицы даже при длительном переносе часто сохраняют свою первоначальную форму, мигрируя преимущественно во взвешенном состоянии. Поэтому для грубообломочных пород предусмотрено деление по признаку окатанности зерен.

ГРУБООБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ

Грубообломочные породы, – псефиты, составляют небольшую часть (десятые доли процента) стратисферы. Наибольшую роль они играют в составе осадочно-вулканогенных, молассовых и ледниковых формаций. В других толщах их можно встретить в виде отдельных пачек, слоев и линз.

Псефиты представляют собой начальные продукты разрушения древних пород. Их образованием открывается история дифференциации осадочного вещества по размеру обломков, начиная от глыбовых брекчий вплоть до самых тонкозернистых осадков. В связи с этим обломки представлены преимущественно минеральными сростками – горными породами. Структуры грубообломочных пород псефитовые и псаммо-псефитовые. Цемент может быть известковым, кремнистым, железистым, фосфатным, глинистым, песчаным. Текстуры неслоистые или грубослоистые, часто косо- и диагональнослоистые.

Грубообломочные породы встречаются в толщах самого различного возраста. Они образуются на берегах морей и озер и вблизи горных сооружений во время их интенсивного поднятия. Изучение грубообломочных пород имеет большое значение при палеогеографических реконструкциях.

Глыбовые породы встречаются только в горных районах. Они возникают в результате крупных наземных и подземных обвалов и оползней, в связи с тектоническими подвижками и землетрясениями.

Валунные породы состоят из крупных обломков (100-1000 мм), слабо сцементированных песчано-глинистым и сингенетическим материалом. Их образование связано с деятельностью ледников, горных рек, селевых потоков. Мощность валунных отложений составляет обычно первые метры.

27

Таблица 5

Классификация рыхлых обломочных пород [19]

Примечание: без скобок даны названия окатанных обломков, в скобках – угловатых.

Галечные и щебеночные породы сложены обломками размером 10100 мм, составляющими более 25 %. Щебеночные породы сложены остроугольными, несортированными по размеру обломками, а галечные – сортированными и окатанными обломками шаровидной, эллипсоидальной или чечевицеобразной формы. Такое различие отражает образование щебеночных пород в непосредственной близости к источникам разрушения, на

28

склонах, берегах озер и морей. Галечные породы образуются из щебеночных или мелковалунных отложений вследствие механической обработки обломков в процессе транспортировки.

Щебеночные породы – щебенка и брекчия, отличаются друг от друга соответственно отсутствием и наличием цемента. Они сложены продуктами наземных и подводных обвалов, оползней, осыпей, селевых и донных потоков, прибоя, карстообразования, выветривания и деятельности ледников. Сортировка материала практически не проявлена: в их состав входят частицы самого различного размера – от неокатанных глыб до мелкого щебня, дресвы

29

и песчано-глинистого материала. Последний часто цементирует континентальные брекчии, морские же осадки содержат цементирующие кальцит, доломит, халцедон, опал. Щебеночные породы имеют ограниченное распространение и небольшую мощность отложений.

Галечные породы – галечник и конгломерат отличаются по наличию в их составе цемента. Этот тип пользуется наибольшим распространением среди грубообломочных пород. Гальки представлены магматическими, метаморфическими и осадочными породами, преимущественно прочных, мелкозернистых (эффузивов, тонких сланцев и кварцитов, алевролитов, яшм), а также жильным кварцем. Наряду с галькой встречаются обломки более крупного и более мелкого размера. Важным типом галечных пород являются кон- гломерато-брекчии (конглобрекчии). Они образуются при одновременном накапливании округлых и угловатых обломков, имеющих разное происхождение и состав, или представляют собой продукт промежуточной стадии окатывания обломков. Более широко распространены конглобрекчии второго типа, образование которых обычно обусловлено существенным различием в физических свойствах обломков пород: более мягкие и менее прочные окатываются быстро, а крепкие за тот же промежуток времени не изменяются и остаются угловатыми. Цементом в конгломератах обычно служит песчаноглинистый, известково-глинистый, карбонатный или кремнистый материал

(рис. 13).

Дресвяные и гравийные породы сложены обломками различных пород, реже – минералов с преобладающим размером 1-10 мм. Дресвяные породы состоят преимущественно из остроугольных обломков, а гравийные – из окатанных. Различают рыхлые отложения – дресвяники и сцементированные – дресвиты. Эти породы ассоциируют с щебеночными, располагаясь дальше от области сноса. Цементом в дресвитах обычно служит несортированный песчано-глинистый материал. Гравийные породы делят на гравийники – несцементированные осадочные образования и гравелиты – сцементированные песчано-глинистым, карбонатно-глинистым и карбонатным материалом. Они ассоциируют с галечниками и конгломератами. Дресвяные и гравийные породы распространены ограниченно и имеют небольшую мощность – первые дециметры и метры.

Песчаные породы, – псаммиты, относятся к наиболее распространенным обломочным образованиям, слагая вместе с алевритовыми породами многокилометровые толщи. Они состоят на 50 % и более из частиц размером 0,1-1,0 мм и подразделяются на крупно-, средне- и мелкозернистые (табл. 5, 6). Рыхлые образования называют песками, а сцементированные – песчаниками. Форма обломков может быть самая различная – от остроугольной до сферической.

30