vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Натровая (чилийская) селитра — тригональная, ромбоэдрическая, сходная с кальцитом. Образует зернистые массы, корки, выцветы, солончаки и пластовые накопления.

Калиевая селитра — ромбическая, игольчатая, сходная с арагонитом,

встречается в виде выцветов в почвах и налетов в пещерах.

Б орат ол ит ы , и ли бо рат о вы е по ро ды

Основными боратолитами являются гидроборацитовые и борацитовые породы белого или иного (от примесей) цвета, кристаллические и землистые, в виде натеков,

сферолитовых образований, жил, линз и редких пластов, встречающихся в гипсе,

ангидрите, других солях и глинах.

Прои с хо жд ени е э ва порит ов

Чтобы понять механизмы древнего соленакопления, необходимо ответить на четыре основных вопроса:

1)почему при современных малых площадях соленакопления древние толщи солей имеют огромные площади распространения – до 1 млн. км2?

2)как прежде могли выпадать в осадок толщи солей мощностью в десятки и сотни метров, если для извлечения из морской воды 3-метрового пласта гипса необходимо осушение водоема глубиной около 4 200 м, а для формирования 40 000 км3

девонских солей в Днепрово-Донецкой впадине потребовалось бы выпарить столб

океанской воды высотой более 51 км?

3)почему при выпаривании морской воды соли из нее выпадают не в той же последовательности, какая наблюдается в соленосных комплексах геологического прошлого?

4)почему при массовом соленакоплении не иссякали солевые резервы Мирового океана?

Соленакопление происходит по-разному в двух принципиально различных

типах ландшафтов: 1) континентально-озерном; 2) лагунно-морском.

69

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин Литология. Конспект лекций

Сейчас преобладает первый тип, однако в геологическом прошлом на протяжении длительных этапов преобладал второй тип.

Соленые озера представляют собой бессточные бассейны аридных климатических зон, куда соли привносятся реками либо подземными водами. Солевой состав озер разный, он зависит от составов дренируемых пород. Воды таких бассейнов принадлежат к одному из трех химических типов:

1)хлоридному — насыщенному NaCl;

2)натриево-сульфатному;

3)хлоридно-карбонатному (содовые озера).

Озера, насыщенные боратами, редки.

Выпадение в осадок происходит либо из воды самого озера, либо из рассола,

адсорбированного донными отложениями. Пересыщение раствора в отношении более растворимых минералов достигается лишь после того, как степень концентрации превысит исходную приблизительно в 1000 раз. Дальшейший рост концентрации ведет к пересыщению раствора в отношении гипса. Первичный состав поступающей в озеро воды зависит от литологического состава источников сноса и имеет большое значение для дальнейшей эволюции рассола.

Таким путем могут накапливаться мощные отложения эвапоритов, в которых наблюдается грубая концентрическая зональность. Наиболее растворимые минералы располагаются в центре. Выцветы, покрывающие поверхность плайи (засоленного пляжа), во время дождей вновь растворяются, и растворы переносятся к центру водоема (в солевую яму — солтпэн), где испарение приводит к повторному их выпадению в осадок. Заключительное выпадение в осадок хлоридов и сульфатов калия и магния происходит в солтпэнах, в которых испарение продолжается почти до полного их усыхания. При сильной засухе весь столб воды может стать пересыщенным в отношении галита, и тогда может отложиться мощный пласт соли. С поверхности воды происходит постоянное испарение, и рассолы, пересыщенные в отношении галита,

опускаются на дно. Гипсовые тонкослоистые отложения – ламиниты широко распространены в непересыхающих соленых озерах.

70

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Совершенно иные условия в лагунно-морских солеродных бассейнах. Их воды относятся к сульфатно-магниевым. Составы и последовательность выпадения из них солей здесь другие, чем в озерах. В древние эпохи окраинно-морские обстановки эвапоритовой седиментации имели намного большие масштабы, чем сейчас.

Теория соленакопления Бишофа и Оксениуса считается наиболее обоснованной. По этой модели осаждение эвапоритов происходило из сравнительно глубокой застойной массы рассола, периодически пополняемой океанской водой через барьер. Эвапоритовые отложения накапливаются очень быстро, в 10—100 раз быстрее,

чем большинство других осадков.

Вторая модель соленакопления – себха. В районе Абу-Даби на берегу Персидского залива осадконакопление на побережье связано с себхами – засоленными надлиторальными равнинами. Большая часть грунтовых вод в пределах себхи происходит за счет просачивания штормовых потоков и стекающих в море грунтовых вод суши. Быстрое испарение приводит к концентрированию поровой жидкости и осаждению гипса, ангидрита и галита в промежутках между зернами осадка. Гипс и галит, кроме того, образуются в пониженных участках поверхности и в замкнутых лагунах и входят затем в комплекс отложений себхи. Основной вклад ионов в грунтовые воды себхи дает море. Морские воды поступают в себху с брызгами,

разгрузочными потоками и в результате интенсивного испарения – процесса,

известного как эвапоритовая накачка: быстрое испарение понижает уровень грунтовых вод, и на освободившееся пространство просачиваются морские воды.

Модель высыхающего бассейна предполагает несколько событий заполнения и высыхания бассейна. В результате образуются концентрические зоны осаждения карбонатов, сульфатов и галита. В этой модели эвапоритовые фации сменяются латерально и имеют кольцевое расположение.

Палеогеографические исследования показали, что в древние эпохи окраинно-

морские обстановки эвапоритовой седиментации имели намного большие масштабы,

чем теперь. Существовали лагуноподобные, мелкие и разделенные узкими проливами моря. Испарение вод этих морей пополнялось притоками из океанской акватории все новых и новых вод.

71

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Практ и ч еск ое зна ч ени е с ол яны х пор од

Все соли являются ценными полезными ископаемыми. Соль — один из основных продуктов питания, калийные и азотные соли – ценнейшие удобрения, все соли — ценное химическое сырье, многие гипсы – поделочные камни и сырье для стройматериалов и производства алебастра; по сульфатам образуются месторождения серы. Соляные купола благоприятны для образования залежей углеводородов.

Вопросы для самопроверки.

1.Какие породы относятся к группе соляных?

2.Каковы основные породообразующие минералы соляных пород?

3.Каковы основные типы сульфатных пород?

4.Каковы основные типы хлоридолитов?

5.Каково происхождение соляных пород?

6.Каково практическое значение соляных пород?

Л е к ц и я 1 2 ( 2 ч а с а ) .

К А У С Т О Б И О Л И Т Ы

Каустобиолиты — большая группа пород, сложенных органическими компонентами (греч. «каустос» — горючий, «биос» — жизнь и «литос» — камень), а

именно торф, угли, горючие сланцы, твердые битумы. По мнению В.Т. Фролова, сюда входят также и жидкие «горные породы» – нефти (возможно, и газ).

Твердые горючие ископаемые представлены гумолитами, сапропелитами и органофлюидолитами. К ним примыкают горючие сланцы, в которых органическое вещество хотя и не преобладает, но как полезные ископаемые они тяготеют к каустобиолитам.

Гум олит ы

Гумолиты – угли, образовавшиеся из остатков высших растений, главным образом из их лигнино-целлюлозных тканей, при недостатке кислорода во влажной среде, сначала в результате микробиологических процессов — гумификации – а потом в результате термобарических превращений – углефикации.

72

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Классификация углей основана на сочетаниях микрокомпонентов.

В 1919 г. М. Стопс в каменных углях выделила четыре макроскопических ингредиента: витрен, кларен, дюрен и фюзен.

Когда микроскопическое изучение углей усовершенствовалось, стало возможным различать микрокомпоненты. Выделяют 24 микрокомпонента в бурых углях и 17 — в каменных. Они объединяются в 6 групп.

1.Альгинит — основной микрокомпонент сапропелевого ископаемого органического вещества, образующийся из водорослей.

2.Альговитринит — промежуточная между альгинитом и витринитом группа, образовавшаяся из гумусового и сапропелевого материала.

3.Витринит (гуминит — для бурых углей) — наиболее распространенный микрокомпонент большинства углей, образуется из лигнина и целлюлозы. Твердый,

блестящий, бесструктурный или с частично сохраняющимся клеточным строением.

4. Инертовитринит — промежуточные между 3-й и 6-й группами мацералы,

возникающие при частичном окислении еще на торфяной стадии.

5.Липтинит, или экзинит, слагающиеся наиболее стойкими растительными фрагментами, хорошо сохраняющими форму при углефикации (оболочками спор и пыльцы, кутикулой листьев и хвои, смолой и др.).

6.Фюзинит, или инертинит легко устанавливается по шелковистости,

волокнистости, черному и желтоватому цветам, сажистости, наибольшей матовости

(похож на древесный уголь). Образуется при окислительном превращении лигнино-

целлюлозных тканей растений, обычно выше уровня грунтовых вод, нередко по обугленным при лесных пожарах частям деревьев.

Минеральные примеси в углях встречаются часто, и их количество варьирует от 0 до преобладания, когда породу следует относить к соответствующим некаустобиолитовым образованиям.

Обобщенным выражением количества примесей является плотность. Угли чистые и слабо загрязненные имеют плотность менее 1,5 г/см3. Угольно-минеральные

73

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

ассоциации с плотностью 1,5—2,0 г/см3 называются карбоминеритами. Это соответствует примеси глинистого вещества, кварца или карбонатов в 20—60%. Если плотность более. 2,0 г/см3, то это отходы или пустая порода. Наиболее часто в углях встречаются каолинит, иллит, пирит, сидерит, анкерит, кальцит, кварц, в торфе — вивианит. Весьма характерны для углей тонштейны, сложенные крупнокристаллическим (до 1 мм), часто червеобразным, каолинитом и углистым веществом.

Лит от ипы гумусовы х угл ей

Витрен (блестящий уголь) — черные слои с сильным блеском, часто хрупкие,

густо вертикально трещиноватые, распадающиеся на кубики при разработке, с

раковистым изломом более толстых слоев, толщиной от 3 до 10 мм. Встречается часто.

Кларен — тонкорасслоенные (слои тоньше 3 мм) черные угли с промежуточным между витреном и дюреном блеском, т.е. полублестящие.

Дюрен (матовый уголь) черный или серый, часто со слабым жирным блеском,

очень твердый, колющийся на крупные куски, с шероховатым изломом, мощностью слоев более 3—10 мм, иногда до 10 см, слои выдержаны по простиранию и почти всегда более толстые, чем слои витрена и кларена.

Фюзен сходен с древесным углем, черный, шелковистый, нередко волокнистый,

мягкий, сажистый, пачкает руки, а также твердый, когда полости клеток заполнены карбонатом, кварцем или другими минеральными примесями.

Сапр оп елит ы

Сапропелевые угли (греч. «сапрос» – гнилой, «пелос» – ил), или сапропелиты

состоят преимущественно из микрокомпонентов группы альгинита. От гумусовых углей они резко отличаются изотропностью, однородностью, высокой прочностью. При нагреве дают много газа и смолы.

Сапропелиты являются каустобиолитами битумного или нефтяного ряда. Они матовые, пелитоморфные, массивные, имеют раковистый излом, светло- и темно-

коричневые, вязкие, загораются от спички. Залегают линзами или прослоями в

74

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

гумусовых углях или образуют самостоятельные слои. Часто смешиваются с неорганическими компонентами, образуя тем самым переход к горючим сланцам.

На стадии осадка сапропелевые угли представлены сапропелем, или гиттией –

илом с преобладанием органического вещества. Сапропель образуется в озерах,

болотах и лагунах при разложении органического вещества без доступа кислорода.

Сапропелиты связаны постепенным переходом с гумитами через кеннельские угли, или кеннели (от англ. «candle» – свеча), – черные матовые и со слабым жирным блеском породы с раковистым изломом. Кеннели являются сапропелито-гумитами.

Настоящие сапропелиты – богхеды – через кеннель-богхеды и богхед-кеннель связаны переходом с кеннельскими углями. Богхеды черные, матовые, землистые,

пелитоморфные, неслоистые и с неясной слоистостью, плотные, крепкие, хрупкие,

иногда маркие, загораются с трудом, дают пламя, являются литифицированным сапропелем.

Кеннели и богхеды при перегонке дают продукты, сходные с нефтью.

Горю чи е с ла нцы

Горючие сланцы – чаще всего глинистые, карбонатные или кремневые пелитоморфные горные породы, обогащенные органическим, в основном сапропелевым, веществом на 15—40%.

Органическое вещество (ОВ) сланцев обычно называется керогеном, т.е. «воск рождающим» (с греческого). В нем содержатся повышенные концентрации урана,

железа, ванадия, никеля и молибдена.

Минеральное вещество горючих сланцев разнообразно. Обычно преобладает глинистое вещество, тонкоотмученное или с алевритом. Карбонаты – планктоногенные,

биодетритовые или хемогенные. В кремневом веществе преобладают диатомеи.

Обычны также сидерит, пирит и другие сульфиды.

Орган оф л юи до лит ы

Это гетерогенные образования, имеющие лишь одно общее – флюидную фазу.

75

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

На всех стадиях ОВ и каустобиолиты отделяют флюиды, которые мигрируют,

взаимодействуют с другими органическими и неорганическими флюидами и породами.

Наиболее обширна и лучше изучена группа нафтолитов. Различаются нафтолиты асфальтенового и нафтенового рядов.

Протокатагенез представлен имматуритами: асфальтом, гильсонитом и греэмитом. Мезокатагенез охарактеризован адультитами: импсонитами, асфальтитами и альбертитами, а метагенез – антраксолитами: кискеитом, тухтолитом и шунгитом.

Гео логи я уг ле й

Уголь залегает слоями или пластами от миллиметров до сотен метров мощностью. Самый мощный на Земле пласт бурого угля в 450 м – на месторождении Хат-Крик в Канаде, на втором месте – пласт бурого угля в 330 м в Южной Австралии

(штат Виктория, месторождение Латроб-Вэлли), на третье место претендует 200-

метровый каменный уголь Экибастуза (Казахстан), близкой мощности пласты имеются в Канско-Ачинском, Южно-Якутском, Челябинском и Тунгусском бассейнах, а также в Китае и других странах.

Такие сверхмощные пласты характерны для малопластовых угольных бассейнов; они пригодны для открытой разработки. Обычно это лимнические, т. е.

болотно-озерные, бассейны. Паралические (прибрежно-морские) бассейны отличаются огромной мощностью угленосной толщи (до 15 км в Донбассе) и многопластовостью.

Например, в Донбассе рабочих пластов до 70, в Кузбассе – до 130.

Выдержанность пластов угля варьирует от десятков метров до первых сотен километров, и чем толще пласт, тем он более выдержан.

Однако много и исключений. Так, один из самых мощных пластов бурого угля

(330 м) в Латроб-Вэлли (Австралия) протягивается на 80—90 км, а более тонкие (1—

2 м) пласты каменного угля в Донбассе прослеживаются на первые сотни километров.

Эти различия определяются размерами обстановки торфонакопления.

По мощности угольные пласты разделяются на весьма тонкие (<0,5 м), тонкие

(0,5—1,3 м), средней мощности (1,3—3,5 м), мощные (3,5—15 м) и весьма мощные

(>15 м). Площади распространения пластов угля от первых км2 до сотен и тысяч км2.

76

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Одна из интереснейших особенностей пластов угля – их расщепление и слияние.

Рис. . Типы расщепления угольных пластов (Голицын, Голицын, 1989): 1 — уголь, 2 — аргиллит, 3 — алевролит, песчаник.

Цикличность углей и угленосных толщ – практически обязательная особенность их строения. Даже самые простые и маломощные (0,2 м и меньше) пласты почти всегда цикличны.

Ра спр ост ран ени е уг ле й

Первые на Земле угли из остатков наземной растительности встречены в КНР,

они имеют кембрийский возраст. В России известны углепроявления в силуре. Первые промышленные месторождения появляются в девоне, на Барзасском месторождении востока Кузбасса. Они происходят из остатков псилофитов. Настоящий расцвет или даже взрыв углеобразования начинается с каменноугольного периода и завершается в перми. Триас отмечен только Челябинским бассейном и некоторыми другими небольшими месторождениями. Второй цикл начинается с юры и продолжается, с

некоторыми затуханиями, до настоящего времени.

Угольные месторождения встречаются на всех материках, но распределены неравномерно.

77

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Практ и ч еск ое зна ч ени е

Угли – это прежде всего основной источник энергии. Лишь с середины 50-х

годов XX века угли уступили первое место нефти, но уже наметилась тенденция повторного выхода углей вперёд.

При скором сокращении добычи нефти ее заменителем выступят горючие сланцы. В настоящее время наблюдается настоящий бум в добыче сланцевой нефти.

Очень большое значение имеют коксующиеся угли в черной металлургии.

Вопросы для самопроверки.

1.Какие породы относятся к группе каустобиолитов?

2.Каковы основные группы каустобиолитов?

3.Какие литотипы выделяют в гумолитах??

4.Что такое кеннель и богхед?

5.Какие породы относятся к горючим сланцам?

6.Какие породы относятся к органофлюидолитам?

7.Каково практическое значение каустобиолитов?

Л е к ц и я 1 3 ( 2 ч а с а ) .

П И Р О К Л А С Т И Ч Е С К И Е П О Р О Д Ы

Об щая хар акт е рист ика п ирок ла ст и ч еск и х п оро д

Пирокластические породы образуются за счет скопления твердых продуктов вулканических выбросов в результате эксплозивной вулканической деятельности.

Среди материала вулканических выбросов могут присутствовать также обломки пород,

прорывающихся во время взрыва. Кроме того, к пирокластическому часто примешивается осадочный материал. Пирокластические породы образуются из материала синхронных им вулканических извержений.

Осадочные породы, возникшие при размыве и переотложении ранее образовавшихся вулканических пород, не являются пирокластическими, а относятся к собственно осадочным породам (вулканомиктовым).

78