Учебник

Палеонтологический метод даёт надёжные результаты в распознавании поверхностей несогласия, вернее, перерывов в осадконакоплении по комплексам органических остатков. Анализ органических остатков в верхней и нижней толщах (слоях) позволяет с полной уверенностью говорить об отсутствии како- го-либо горизонта пород, возраст которых определяется по этим остаткам. При параллельном несогласии под верхним комплексом пород залегают всегда одновозрастные, более древние горные породы, а при угловом несогласии под ним залегает толща разновозрастных горных пород, смятых в складки или образующих моноклинальную структуру.

2.3.3 Понятие о фациях и их типах

Фация в переводе с латинского (Facies) обозначает лицо, облик, вид. Понятие о фациях применяется в разных разделах геологии: выделяют

фации метаморфизма, фации осадочных горных пород и т. д. Мы рассмотрим в этой части учебника вопрос о фациях осадочных горных пород, понятие о которых было впервые введено швейцарским учёным-геологом А. Гресли (1838-1841 гг.). По его определению, фация – это различные петрографические виды любых отложений и связанные с ними изменения фауны.

Э. Ог в 1914 г. рассматривал фации как совокупность литологических и палеонтологических особенностей слоя в конкретном месте.

Развивая основные положения учения о фациях, большой вклад в их изучение внёс русский учёный – геолог, академик А. А. Борисяк, давший детальную характеристику морским, континентальным и лагунным фациям (1925 г.). В дальнейшем изучением и классификацией фаций осадков и осадочных горных пород занимались Ю. А. Жемчужников (1943 г.), В. И. Марченко (1962 г. др.), Д. В. Наливкин(1955 г.), Л. Б. Рухин[38] и многие другие.

Последовательно понятие фации кроме литологического и палеонтологического содержания было дополнено и географическим содержанием (образовавшиеся на определённом участке земной поверхности), а также и условиями образования (или физико-географической средой). В применении к горным породам фация обозначает особенности литологического состава какого-либо стратиграфического подразделения вместе с включёнными в него органическими остатками, характеризуя, таким образом, особенности условий его образования.

Понятие фация можно определить, во-первых, как комплекс горных пород (или осадков), возникших при определённых физико-географических условиях (рельефе, химическом режиме, климате, динамике среды, органическом мире); во-вторых, фацию можно понимать также как определённую физикогеографическую обстановку, которая приводила ранее и приводит теперь к

88

4.Ювенильные или девственные воды являются продуктом остывающей в земных недрах магмы, выделяющей большое количество водяных паров, которые по мере продвижения к поверхности остывают и конденсируются в трещинах и пустотах горных пород.

5.Смешанные воды образуются в результате смешивания подземных вод разного происхождения. Например, при смешивании в пластах горных пород вадозных и конденсационных вод образуются смешанные вадозно-конден- сационные воды, при смешивании вадозных и реликтовых образуются вадознореликтовые и т. д.

Залегают подземные воды на разных уровнях от поверхности Земли и по этому признаку различают почвенные воды, верховодку и грунтовые воды.

Почвенные воды заполняют пустоты в почвах, залегают непосредственно на поверхности Земли или вблизи неё, подвергаясь воздействию климатических особенностей. Верховодка залегает несколько глубже, но также близко от поверхности, в зоне аэрации (зоне свободного проникновения воздуха), питается она за счёт атмосферных осадков. Грунтовые воды залегают ниже зоны аэрации, заполняя поры, трещины и пустоты в горных породах. Пласты или слои горных пород, насыщенные водой, называются водоносными горизонтами. Если водоносный горизонт располагается между двумя водоупорными горизонтами, такие воды называют межпластовыми, а трещинные воды заполняют трещины в трещиноватых породах.

В зависимости от температуры подземных вод среди них выделяют: Обычные воды – с температурой, соответствующей среднегодовой тем-

пературе воздуха области; такие воды называют ещё изотермическими. Горячие воды имеют температуру, превышающую среднегодовую темпе-

ратуру воздуха, часто она бывает выше 20˚С; такие воды называют термальными. Холодные воды с температурой ниже среднегодовой температуры в этом

районе называются также гипотермическими.

По химическому составу среди вод выделяют четыре типа:

1.Пресные воды – с содержанием растворённых солей менее 1 г/л.

2.Солоноватые воды содержат от 1 до 10 г/л растворённых солей.

3.Солёные воды – с содержанием растворённых солей от 10 до 50 г/л.

4.Рассолы или рапа – с содержанием более 50 г/л растворённых солей. На нефтяных и газовых месторождениях нефть и газ залегают совместно

сподземными водами. При этом самое высокое положение в едином разрезе занимает газ. Ниже газа располагается нефть, а вода занимает самое низкое положение. Соответственно пласты называются газонасыщенными, нефтенасы-

73

щенными или водонасыщенными (или газоносными, нефтеносными и водоносными). В связи со способностью к естественной сепарации газ и нефть скапливаются в ловушках – структурных и неструктурных. Структурные представляют собой выгнутые изгибы слоёв, т. е. положительные структуры; неструктурные связаны с трещиноватыми и кавернозными карбонатными породами рифогенной формации. Выделяется пять типов подземных вод на нефтяных и газовых месторождениях:

1.Нижняя краевая или контурная вода, которая залегает в пониженных частях пласта, подпирая вышерасположенную нефтегазовую залежь.

2.Подошвенная вода залегает в нижней, подошвенной части нефтегазового пласта в пределах всей структуры.

3.Промежуточная вода приурочена к водоносным пластам, находящимся между двумя или несколькими нефтегазовыми пластами.

4.Верхняя вода образует самостоятельный пласт, залегающий выше нефтегазового пласта.

5.Нижняя вода также образует самостоятельный пласт, залегающий ниже нефтегазового пласта.

Наличие или отсутствие газов и жидкостей в горных породах зависит не только от самого факта их присутствия в данном районе, но и от некоторых особенностей внутреннего строения горных пород. Для того, чтобы порода вмещала жидкость или газ, ей необходимо обладать определёнными ёмкостными свойствами, т. е. чтобы в ней было место для жидкости или газа. Кроме того, она должна ещё и пропускать через себя жидкость или газ, т. е. чтобы она обладала и фильтрационными свойствами. Эти две особенности внутреннего строения горных пород называются коллекторскими свойствами. К ним относятся пористость и проницаемость горных пород.

Пористость горных пород выражает способность пород впитывать, вмещать в себя жидкости или газы. Она определяется отношением объема всех пор в породе к общему объему породы, выраженному в процентах:

P= Vпор ×100%.

Vпороды

Пористость бывает первичная (диагенетическая), когда поры образуются в процессе диагенеза, и вторичной, если она образуется в уже сформированной горной породе в результате выветривания, выщелачивания, тектонических движений и проч.

74

Рис. 22. Локальное угловое несогласие внутри толщи метаморфических пород, Южный Урал (фото автора)

Литологический метод заключается в том, что после перерыва осадконакопление возобновляется в результате очередной трансгрессии моря, т. е. постепенного или более быстрого затопления суши и последовательного углубления морского бассейна. Как уже отмечалось при рассмотрении геологической деятельности моря, трансгрессивный цикл осадконакопления начинается с отложения более грубозернистого материала (гальки, гравия, крупнозернистого песка), а затем, по мере развития трансгрессии, эти осадки сменяются всё более и более мелкозернистыми. Следовательно, нижнюю (базальную) часть вновь образованных после перерыва осадков должны слагать грубозернистые осадки. Часто они представлены базальными конгломератами или гравелитами, особенно в случае длительного перерыва и формирования углового несогласия.

При параллельном несогласии грубозернистая часть нового комплекса (послеперерывного) бывает выражена менее ясно. Но во многих случаях на поверхности несогласия, разделяющей два несогласно залегающих относительно друг друга комплекса горных пород, бывают довольно хорошо выражены некоторые следы перерыва: следы приливно-отливных движений воды, следы капель дождя, ходы ползающих животных и проч.

При угловом несогласии часто легко распознаётся такая особенность залегания между несогласными комплексами горных пород, как горизонтальное залегание верхней толщи на дислоцированных слоях нижележащей толщи.

Иногда в естественных обнажениях можно установить угловое несогласие по резкому различию в углах падения слоёв нижнего и верхнего комплексов горных пород.

87

Обычно перерывы, приводящие к формированию параллельного несогласия, непродолжительны по времени или формирование пород обоих слоёв происходит в тектонически спокойном районе. За время перерыва (их называют континентальными) нижележащий слой не успевает изменить своих условий залегания.

Угловое несогласие (рис. 21, 22) называют также структурным. Оно формируется в течение длительного периода перерыва, за время которого нижний комплекс горных пород успевает испытать сильное воздействие эндогенных и экзогенных геологических процессов: породы этого комплекса успевают смяться в складки, разорваться тектоническим нарушениями, образовать горные сооружения, принять в свой состав магматические комплексы и, наконец, разрушиться до образования относительно ровной поверхности. Таким образом, после нового наступления периода осадконакопления осадки будут накапливаться на неровной, часто размытой поверхности и формироваться из продуктов активного разрушительного процесса.

Рис. 21. Типы угловых несогласий (в разрезе): вверху – при моноклинальном залегании пород нижнего комплекса,

внизу – при складчатом

Различают согласное и несогласное залегание пластов горных пород на основе применения специальных методов исследования. Наиболее эффективны в этом отношении и наиболее часто применяемы литологический и палеонтологический методыопределениянесогласногозалеганияслоёвосадочныхгорных пород.

86

Открытую пористость представляет объём только тех пор, которые связаны друг с другом, сообщаются между собой. Коэффициент открытой пористости определяется отношением суммарного объема открытых пор к общему объему горной породы. Эффективная пористость определяет поры, из которых можно извлечь нефть или газ при разработке месторождения. Она представляет собой отношение объёма пор, через которые возможно движение жидкостей или газов при определённыхтемпературахидавлениях кобщему объёмугорнойпороды.

Пористость обломочных пород находится в зависимости от формы обломков и степени сортировки обломочного материала. Обломки, составляющие горную породу, по форме могут быть окатанными, полуокатанными или угловатыми (неокатанными). Если обломки окатаны, то при одинаковом размере обломков пористость будет максимальной, независимо от размера обломков. Но так как в природе при любой степени сортировки зёрна всё-таки различаются по размерам, то в крупнозернистых горных породах пористость будет ниже, чем в мелкозернистых. Угловатые обломки имеют в горной породе более плотную упаковку, в связи с чем пористость у них ниже, чем у окатанных.

Более чётко пористость связана со степенью сортировки обломочного материала. Чем выше степень сортировки обломков в горной породе, тем выше пористость, так как при разных по размерам обломках более мелкие из них могут заполнять пространство между крупными, уменьшая ёмкость горной породы, т. е. её пористость.

Проницаемость характеризует способность горной породы пропускать через себя жидкости или газы. За единицу проницаемости принят дарси – проницаемость пористой породы, при которой через поперечное сечение образца площадью 1 см2 и длиной 1 см при перепаде давления 0,1 Мпа за 1 сек проходит 1 см3 жидкости. Проницаемость может быть выражена скоростью, с которой флюиды – жидкости и газы – проходят сквозь породу в направлении гидравлического градиента. Проницаемость является главной характеристикой горных пород при оценке и добыче нефти и газа.

Проницаемость горных пород определяется не только объемом пустого пространства в породе, но и формой, размерами пор и трещин, а также характером их соединения между собой. Чем крупнее поры и чем лучше они соединены между собой, тем выше проницаемость горной породы. Пористость и проницаемость находятся в очень сложной зависимости. Хорошо отсортированные пески имеют пористость 15-20%, а проницаемость их очень высока; у глин пористость достигает 50-60%, а проницаемость близка к нулю. Проницаемость нефтеносных песчаников изменяетсяот0,05 до3 дарси, трещиноватыхизвестняков– от0,005 до0,02 Д.

75

По степени проницаемости горные породы разделяют на три группы:

1)проницаемые: пески, гравий, галечники;

2)полупроницаемые: супеси, лёсс, торф;

3)непроницаемые: глины, сланцы, массивные магматические породы. Проницаемые и полупроницаемые горные породы относятся к породам-

коллекторам, а непроницаемые – к породам-водоупорам.

Изучение подземных вод на нефтяных и газовых месторождениях имеет большое теоретическое и практическое значение, так как их состав может указывать на наличие или отсутствие нефтяных залежей. В нефтегазоносных районах подземные воды характеризуются повышенным содержанием брома, йода, сероводорода, часто повышенным содержанием карбонатов.

Геологическая деятельность подземных вод заключается также в разрушении, транспортировке продуктов разрушения и отложении перемещенного материала.

Разрушительная работа осуществляется преимущественно химическим способом, в результате растворения минералов и горных пород продвигающимися по порам и трещинам подземными водами. Растворение и выщелачивание минералов с выносом элементов в растворённом состоянии и образованием полостей в горных породах называется карстовым процессом.

Растворимость повышается с повышением температуры и давления. Наиболее легко растворимыми минералами являются галит, сильвин, карналлит, гипс, ангидрит, кальцит. В результате карстовых процессов образуются наземные и подземные формы мезо- и микрорельефа. К наземным формам относятся карстовые воронки, поноры, карстовые долины.

Размеры карстовых воронок в диаметре достигают сотен метров, в районе станции Карсты (Республика Коми), недалеко от г. Ухты многочисленные карстовые воронки имеют диаметр от 1-2 м до 20-30, а иногда превышают 300 м.

76

К таким элементам относятся направление простирания слоя (простирание), направление его падения (падение) и угол наклона слоя (пласта) относительно горизонтальной поверхности (угол падения).

Простирание слоя – это линия пересечения кровли или подошвы слоя с горизонтальной плоскостью или поверхностью Земли. Положение этой линии в пространстве определяется азимутом простирания и измеряется углом в пределах от 0˚ до 360˚ от северного меридиана до этой линии.

Так как слой протягивается в обе противоположные стороны, азимут простирания может измеряться в двух противоположных направлениях, разница между которыми в любом случае должна составить 180˚. Например, слой имеет азимут простирания СВ 40˚ и ЮЗ 220˚.

Падение слоя – это направление наклона подошвы или кровли слоя относительно горизонтальной плоскости. Падение определяется направлением падения – азимутом и углом наклона (падения). Угол падения слоя – это угол между кровлей или подошвой и горизонтальной плоскостью. Азимут падения, в отличие от азимута простирания, имеет только одно направление, а в противоположную сторону он не падает, а воздымается. Поэтому, измерив азимут падения, можно всегда расчётным путём определить азимут простирания, прибавив к азимуту падения или отняв от него 180˚.

При образовании осадочных горных пород в большинстве случаев слои этих пород имеют горизонтальное или очень близкое к нему положение (залегание). В дальнейшем, при действии эндогенных геологических процессов, первоначальное положение этого слоя (слоёв) может заметно измениться. В природных условиях слои осадочных горных пород могут залегать один относительно другого согласно или несогласно.

Согласное залегание слоёв горных пород заключается в том, что один слой залегает на другом с одинаковыми для обоих элементами и без временно- го перерыва между ними.

Однако далеко не всегда осадконакопление происходит непрерывно. Перерывы в осадконакоплении приводят к формированию несогласных форм залегания слоёв относительно друг друга.

Различают стратиграфические и тектонические несогласия в залегании слоёв горных пород. В этой части учебника мы рассмотрим только стратиграфические несогласия. О тектонических несогласиях речь пойдёт в третьей главе учебника.

85

Подземные формы рельефа представлены макроформами – пещерами (рис. 16) и микроформами, преимущественно натёчными, образующимися при испарении воды и осаждении минерального вещества в твёрдом состоянии. Это сталактиты, растущие сверху вниз, и сталагмиты, нарастающие снизу вверх. Соединяясь, сталактиты и сталагмиты могут образовывать столбы, занавеси и другие более причудливые формы.

Ограниченность пространства перемещения подземных вод порами и трещинами уменьшает возможность переноса обломочного материала. При широко развитой системе пещер появляется и механический перенос обломочного материала, но он весьма ограничен и объемами, и расстояниями.

На поверхности Земли подземные воды отлагают известковистые и кремнистые туфы, поваренную соль, минералы железа, марганца и другие минералы. Кремнистые туфы образуются при деятельности гейзеров и называются ещё

гейзеритами.

При отложении минерального вещества подземными водами в пористых горных породах образуются конгломераты, брекчии, песчаники. При этом осаждающиеся из подземных вод вещества цементируют обломочный материал и превращают рыхлую горную породу в сцементированную.

Подземные воды играют огромную роль в образовании оползней и обвалов. Оползни образуются при размывании нижележащего слоя глин и насыщении его водой. Обводнённые глины играют роль смазки, по которой происходит движение пород вышележащих слоёв относительно нижележащих слоёв. В зависимости от угла наклона слоёв или крутизны склона речной долины оползни различаются по расстоянию перемещения оползневого тела или его части. Из-за обводнения некоторых участков часто происходят и обвалы. Большие оползни наблюдаются по берегам таких крупных рек России, как Волга, Дон и многие другие. Известны они и в долинах более мелких рек, в том числе в Республике Коми (рр. Ижма, Седью, Ухта).

2.3ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ. УСЛОВИЯ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И ЗАЛЕГАНИЯ

Осадочные горные породы образуются в результате геологической деятельности экзогенных геологических процессов и выпадения твёрдых осадков разного состава. В зависимости от способа выпадения осадков выделяются три главных типа осадочных горных пород:

1. Обломочные или терригенные горные породы. Их называют также механогенными, так как они являются продуктами механического разрушения ма-

77

теринских горных пород. Осадок для таких горных пород выпадает в виде обломков разных размеров и формы в результате деятельности выветривания, ветра, рек, озёр, ледников, иногда – подземных вод.

2.Хемогенные выпадают из раствора химическим путём, в результате деятельности химического выветривания, подземных вод, морей, в меньшей степени – озёр и рек.

3.Органогенные или биогенные образуются в виде накоплений продуктов жизнедеятельности организмов или их скелетов главным образом в морях и на поверхности Земли.

Существуют также смешанные горные породы, образованные из разных типов вышеперечисленного вещества (обломков, нерастворимого осадка и органического вещества в разных соотношениях). Среди них выделяют обломоч- но-хемогенные, органогенно-обломочные, хемогенно-органогенные и другие, в зависимости от соотношения составных частей этих горных пород.

2.3.1 Условия формирования осадочных горных пород

В образовании осадочных горных пород условно выделяется несколько стадий. Они могут происходить последовательно, сменяя друг друга, или параллельно, часто практически одновременно, перекрывая одна другую. Для лучшего понимания процесса породообразования мы рассматриваем эти стадии обособленно.

Первой стадией в этом ряду является разрушительная. Процесс разрушения горных пород (в зависимости от того, какими силами производится разрушение исходных горных пород) имеет различные названия. Так, разрушение пород речными водами и ветром называется эрозией, соответственно речной или ветровой; разрушение морем и ледником – морской или ледниковой абразией и т. д. Различия в разрушительной работе разных экзогенных геологических процессов заключаются не только в терминологии, но и в самой сути разрушительного процесса. Ветер, физическое выветривание, река, море, ледник производят эту работу механическим способом, путём превращения монолитной массивной горной породы в обломки разных размеров. При этом море и реки в значительной степени разрушают горные породы химическим способом, в результате растворения минералов. Физической или механической разрушительной силой выступают массы воздуха, воды или льда, во много раз увеличивающиеся за счёт массы переносимых ими обломочного материала. Обломки при этом (кроме прямого воздействия своей массой) разрушают также своей твёрдостью, которая передаётся на грани минерала или острые края обломка

78

2.3.2 Условия залегания осадочных горных пород

Осадочные горные породы

лезными ископаемыми, например, пласт угля, нефтеносный пласт, золотоносный пласт.

В слое (пласте) выделяют две поверхности напластования, ограничивающие его от других слоёв (пластов). Нижнюю поверхность напластования называют подошвой, верхнюю – кровлей. Толщину слоя называют в геологии мощностью, а так как не всегда удаётся определить (замерить) толщину слоя, мощность разделяют на истинную (т. е. собственно толщину) и видимую. Можно истинную мощность определить как расстояние по нормали между подошвой и кровлей слоя, а видимую – как любое расстояние между подошвой и кровлей. Другими словами, истинная мощность может быть у каждого слоя только одна, а видимых – сколько угодно, в зависимостиотусловийзалеганияиобнаженияэтогослоя.

Видимая мощность – это толщина слоя, которую мы видим в данном конкретном случае, например при круто залегающем слое она будет меньше, чем при пологом (рис. 18). Её мы можем замерить по поверхности Земли при кру-

83

тойчива и не способна реагировать на окружающую среду, так как находится с ней в полном равновесии. В аэральных условиях стадия диагенеза проявляется весьма слабо.

Стадия диагенеза сменяется уже стадией преобразования горной породы. Такая стадия носит название катагенеза.

Катагенез – это первая стадия преобразования осадочной горной породы под действием внешних условий. Её можно определить как совокупность процессов, преобразующих осадочную горную породу в период её существования до начала метаморфизма или выветривания. Катагенез происходит в результате наступления нового неравновесного состояния между горной породой и окружающей её средой. Главной причиной катагенеза является перемещение горной породы в условия более высоких или низких температур и давлений, в которых горная порода должна измениться таким образом, чтобы соответствовать изменившейся окружающей среде.

Наряду с температурой и давлением в катагенетических процессах принимают активное участие подземные воды. Процессы катагенеза происходят очень медленно, продолжаются длительное время, что приводит к весьма существенным изменениям – дальнейшему уплотнению горной породы и сближению частиц породы друг с другом, в результате чего уменьшается пористость горных пород; отжимающиеся воды растворяют некоторые минералы в горной породе и переносят растворённое вещество в пределах этого же пласта горной породы; под действием температуры и давления, а также химически активных подземных вод происходит перекристаллизация горной породы с увеличением размера кристаллов и образованием новой генетической группы минералов – катагенетических.

Различают два типа катагенеза: прогрессивный и регрессивный. Прогрессивный происходит при погружении осадочных горных пород в

область с повышенными температурой и давлением. При дальнейшем погружении катагенез может смениться метаморфизмом. Регрессивный происходит при воздымании участков земной коры с понижением температуры и давления. Дальнейшее поднятие приводит к выходу блока горных пород на дневную поверхность и сменяется процессами выветривания.

Изучение катагенетических изменений горных пород имеет большое значение при изучении геологии нефтяных и газовых месторождений, так как при катагенетических процессах изменяется пористость и проницаемость горных пород, что влечёт за собой изменение ёмкостных и фильтрационных свойств горных пород.

82

породы, режущие поверхность горных пород, по которым сами перемещаются. Особенно интенсивна «режущая» разрушительная работа обломков в ледниках, выпахивающих огромные троговые долины.

Химическое выветривание, подземные воды, в значительной степени моря, в некоторых случаях реки производят разрушительную работу химическим способом. В зависимости от состава вод, производящих растворяющую деятельность, и химической активности самих минералов находится растворимость разных минералов. Растворы, образующиеся в результате разрушительной работы, могут быть истинными или коллоидными. В виде коллоидов чаще других переносятся железо, алюминий, кремний.

Разрушительная работа может осуществляться и биогенным (органогенным) способом. Такой вид деятельности также довольно разнообразен: разрушение может производиться как животными, так и растениями физическим (при росте корней растений или при проделывании в породах ходов червями, мышами, кротами, др. животными) или химическим (путём усвоения корнями растений некоторых химическихэлементовизгорныхпородвместесвлагой) способами.

Таким образом, первая стадия осадочного породообразования заключается в образовании исходного материала для будущих осадочных горных пород, будь то: обломки, нерастворимый осадок при химическом взаимодействии разных веществ или остатки организмов и продукты их жизнедеятельности.

Вторая стадия осадочного породообразования заключается в транспортировке, переносе образованного осадка к месту его накопления. Способ транспортировки соответствует способу образования переносимого материала: часть его переносится механическим способом в виде обломков, но они могут изменить первоначальные размеры и форму; растворённые вещества переносятся в виде растворов, т. е. химическим способом. При физическом выветривании, работе рек, морей, озёр, ветра и ледников перенос происходит преимущественно физическим способом. При этом ветер, реки, моря и озёра могут транспортировать обломки как во взвешенном состоянии, так и волоком по дну водоёма или поверхности земли. В процессе переноса обломочного материала волоком выполняются очень важные виды геологической работы, которые закладывают основы строения будущей горной породы. Это – окатывание и сортировка обломков. Окатывание заключается в сглаживании острых углов обломков в результате трения их друг о друга, о дно и берега бассейна. В процессе окатывания обломки приобретают характерные формы: окатанную, полуокатанную или остаются неокатанными – остроугольными. Форма обломков осадочной горной породы имеет очень большое значение для восстановления ус-

79

ловий образования этой горной породы: хорошо окатанные обломки образуются в результате длительной транспортировки, в прибрежных условиях моря с его бесконечными приливно-отливными и волновыми перемещениями обломков, а также в руслах рек, особенно в их приустьевых частях; моренные отложения сложены остроугольными обломками разных размеров.

Сортировка обломков в процессе их транспортировки может производиться по размерам обломков и по удельному весу минералов. Размер переносимых обломков зависит от массы транспортирующего источника (воды, воздуха) и его скорости. Чем больше масса воды в реке, море и чем выше скорость перемещения этой массы, тем более крупные обломки и на большие расстояния они могут быть перенесены. То же самое относится и к обломкам минералов разного удельного веса: более тяжёлые перемещаются на более короткие расстояния, чем более лёгкие, т. е. с меньшим удельным весом. В результате продолжительной деятельности экзогенных геологических процессов в морях вблизи берегов накапливаются более крупные обломки и тяжёлые минералы (галька, россыпные концентрации золота, платины и др.), а в глубоководных частях бассейнов осаждаются мелкие глинистые частицы. Образуется характерная зональность в распределении обломочного материала, ориентированная параллельно береговой линии. Волнения моря постоянно нарушают эту зональность, но общая закономерность сохраняется.

В реках постоянные изменения течения и колебания уровня воды, связанные с атмосферными осадками, создают сложную картину в распределении обломочного материала, но часто общую закономерность их распределения установить возможно. Изменения направления течения рек и скорости течения приводят к образованию косой слоистости, являющейся одним из наиболее характерных черт аллювиальных отложений.

Ледники транспортируют обломочный материал в «законсервированном» виде, внутри толщи льда, поэтому моренные отложения не отсортированы и не окатаны. Часть отложений, связанных с деятельностью ледника, подвергается окатыванию, сортировке, хотя и не до очень высокой степени – это относится к флювиогляциальным отложениям, в транспортировке которых принимают участие талые воды, образованные при таянии ледника.

Третья стадия в осадочном породообразовании – аккумулятивная или накопительная, которую называют седиментогенезом [13]. Она заключается в накоплении осадков разного типа на участках прекращения транспортировки, т. е. в тех случаях, когда на пути переноса возникают непреодолимые для дальнейшей транспортировки препятствия. Для обломочного материала таким непре-

80

одолимым препятствием могут быть повороты русла реки, углубления в дне реки или моря, крупные обломки (валуны) на пути перемещения обломков и т. д. Для химических растворов непреодолимым препятствием являются резко изменяющийся состав горных пород русла или дна бассейна в направлении течения, т. е. геохимический барьер. Здесь растворы вступают в реакцию, результатом которой является образование и выпадение из раствора нерастворимого осадка.

Осадконакопление может происходить в водной среде: в реке, озере или море – в таком случае образованные осадки называются субаквальными. Если же они накапливаются в воздушной среде, на поверхности Земли, то их назы-

вают субаэральными.

В результате стадии осадконакопления (аккумуляции) образуется «полуфабрикат» горной породы – осадок, который имеет довольно сложный состав. Он представляет собой комплекс самого разнородного материала: обломки горных пород, воду, растворённое вещество разного состава, нерастворимый осадок, остатки животных и растений, органические и неорганические кислоты и проч. Чтобы этот осадок превратился в осадочную горную породу, его надо упорядочить, он должен пройти ещё одну обязательную стадию, которая называется диагенезом.

Диагенез – это процесс преобразования осадка в осадочную горную породу. Осадок представляет собой сложную неравновесную физико-химическую систему. Составные части его могут взаимодействовать друг с другом, с окружающей средой, и это составляет суть самого процесса диагенеза. Взаимодействие составных частей осадка происходит до установления полного химического и физического равновесия в этой системе. В физическом отношении все составные части (прежде всего обломки пород и минералы) занимают наиболее устойчивое положение относительно друг друга, а сам осадок уплотняется под действием массы вышележащих осадков с выдавливанием излишков воды; в химическом отношении они вступают во все возможные для данных термодинамических условий реакции между всеми составными частями осадка до установления химического равновесия, т. е. покоя.

Вторая, завершающая, стадия диагенеза заключается в переходе некоторых химических элементов из осадка в наддонную часть бассейна, взамен чего другие химические элементы из бассейна переходят в формирующуюся горную породу с образованием диагенетических минералов. Эти минералы образуют в породе линзы, конкреции, стяжения. Одновременно формирующаяся система приходит в полное физико-химическое равновесие с окружающей средой и образуется осадочная горная порода, которая в сложившихся условиях весьма ус-

81

меров в этом случае также используется довольно условное. К этим типам относятся линейные складки, брахискладки и купола (мульды).

Рис. 38. Остроугольные складки: слева – в мезозойских породах в районе г. Туапсе; справа – в породах доманиковой свиты по руч. Доманик, Ухта (фото автора)

Линейные складки имеют в плане вытянутую форму, соотношение длины и ширины от 10:1 до 5:1. К ним относятся явно различимые узкие структуры, часто остроугольные и с острым замыканием. Среди линейных складок могут быть изогнутые или дугообразные формы, но в любом случае непрерывные.

128

вые шпаты, кислые плагиоклазы. Средние горные породы при пониженном содержании кремнезёма этого соединения (кварца) могут не содержать вовсе, а породы основного состава первичного кварца практически не содержат никогда. Породы первых трёх групп содержат минералы группы полевых шпатов: в кислых, как уже говорилось – калиевые (микроклин, ортоклаз) и (или) кислые плагиоклазы; в средних – плагиоклазы среднего состава; в основных – основные плагиоклазы (лабрадор, анортит). Ультраосновные горные породы не могут содержать в своём составе ни кварца, ни полевых шпатов. Их часто называют бесполевошпатовыми породами. При этом кремнекислота, которая содержится во всех без исключения магматических горных породах, в средних породах образует насыщенные кремнекислотой силикатные минералы, в кислых присутствует в виде кварца, а в основных и особенно ультраосновных горных породах – только в виде насыщенных кремнекислотой силикатов типа оливина.

При диагностике магматических горных пород большое значение имеют следующие их признаки:

•окраска – светлоокрашенные горные породы скорее всего могут относиться к кислым или средним, а темноокрашенные – соответственно к основным или ультраосновным;

•наличие кварца может свидетельствовать о принадлежности горной породы к кислому, менее вероятно – к среднему типу.

Характер полевого шпата показывает принадлежность горной породы к определённой группе: калиевые полевые шпаты и кислые плагиоклазы – к группе кислых, средние плагиоклазы – к средним, основные плагиоклазы – к основным. Ультраосновные горные породы полевых шпатов не содержат.

По классификации советского учёного-геолога А. Н. Заварицкого, с учётом количественных соотношений главных породообразующих минералов, пересчёта химического состава горной породы, а также особенностей структур пород и их генезиса, выделяется пять групп горных пород нормального ряда:

1) группа перидотитов – ультраосновные породы;

2) группа габбро – базальтов – основные породы;

3) группа диоритов – андезитов – средние породы;

4) группа сиенитов – трахитов – средние породы; 5) группагранитов– риолитови гранидиоритов– дацитов– кислыепороды.

В составе земной коры наиболее распространёнными являются интрузивные горные породы кислого состава (гранитоиды) и эффузивные горные породы основного состава (базальтоиды). Остальные горные породы находятся в подчинённом положении и развиты значительно меньше.

97

Как видно из вышесказанного, в природе существует огромное разнообразие магматических горных пород. В чём же причины такого их многообразия?

Во-первых, разнообразие магматических горных пород определяется разнообразием первичных самостоятельных магм, каждая из которых способна образовывать свои горные породы.

Во-вторых, условия образования в недрах Земли или на её поверхности приводят к дополнительному многообразию этих горных пород.

В-третьих, многообразие образующихся даже из одной первичной магмы горных пород объясняется особенностями физико-химических процессов. При этом в качестве причин многообразия горных пород можно рассматривать три главные из них: дифференциацию магмы, ассимиляцию и гибридизацию.

Дифференциация магмы – это разделение первичного относительно однородного расплава на различные по составу фракции. Дифференциация, которая происходит в жидкой фазе (первоначальная дифференциация), до появления первых кристаллов – твёрдого вещества, называется ликвацией.

Дифференциация может происходить и в процессе кристаллизации магмы по мере выпадения из неё при кристаллизации твёрдой фазы с образованием остаточного расплава. Такая дифференциация магмы называется кристаллизационной. Кристаллизационная дифференциация является главной причиной разнообразия магматических – интрузивных горных пород, происходит она под действием отжимания расплава от кристаллов тектоническими силами, а также под действием силы тяжести или гравитационного фракционирования. Процесс дифференциации состоит в последовательной кристаллизации минералов: сначала высокотемпературных (тугоплавких), затем – среднетемпературных и, наконец, – низкотемпературных (легкоплавких). В процессе дифференциации происходит расслоение интрузивов, при котором основность пород уменьшается снизу вверх.

Ассимиляция – процесс полного расплавления и переработки магмой всех встреченных ею на своём пути, часто сильно раздробленных горных пород, иногда высокотемпературная магма способна переплавить даже крупные блоки горных пород. Переплавленные горные породы являются поставщиками новых порций химических элементов в состав движущейся магмы, во вновь образованный расплав взамен выбывших из неё и уже вошедших в состав раскристаллизованного вещества. Эти дополнения становятся длительными и непрерывными на определённом этапе магматического процесса, благодаря чему из единого магматического очага образуются магматические породы с постоянно изменяющимся химическим и минеральным составом. В этом процессе наиболее

98

Классификация складок проводится по разным признакам, наиболее распространена морфологическая классификация, учитывающая особенности их строения в поперечном разрезе (рис. 36). При этом главными признаками того или иного типаскладок является положение осевой поверхности складок и еёкрыльев. По этому признаку выделяются следующие типы складок: симметричные и асимметричные. Симметричные складки называют прямыми. Среди асимметричных различают несколькотипов: наклонные, лежачие, ныряющиеиопрокинутые.

ны. Это весьма существенный признак, отличающий этот тип складок от складок опрокинутых.

Опрокинутые складки имеют наклонную осевую поверхность и крылья, падающие в одну сторону. По сути дела, этот тип складок можно рассматривать как разновидность наклонных складок, у которых одно крыло является подвёрнутым в ту же сторону, куда направлено второе её крыло. При параллельных крыльях опрокинутая складка называется изоклинальной.

Лежачие складки (рис. 37) легко выделяются из всех названных типов чётко выраженной горизонтальной или близкой к ней осевой поверхностью. Такое положение осевой поверхности делает часто обязательным близкое к параллельному положениекрыльев складки, тоестьприближает еёкизоклинальному типу.

127