ЛЕКЦИИ ЛИТОЛОГИЯ

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Особенности пирокластических пород: 1) наличие угловатых обломков пород и минералов; 2) неоднородность состава и структуры; 3) отсутствие сортировки; 4) малое количество цемента; 5) отсутствие хорошо выдержанной слоистости.

Пирокластические породы являются промежуточным звеном между осадочными и эффузивными породами. От пирокластических пород наблюдается переход к обычным осадочным породам через осадочно-пирокластические и пирокласто-

осадочные породы. С другой стороны, туфы через туфолавы и игнимбриты переходят к нормальным эффузивным породам.

Туфы – крайне разнообразные по окраске и внешнему виду породы.

Встречаются темные, синевато-серые, розово-фиолетовые, буро-серые, зеленые,

светло-фиолетовые, зеленоватые и др. Как правило, более темные туфы соответствуют туфам основного состава, более светлые — туфам кислого состава.

Кл ас сиф ик аци я пир окл аст ич ес ки х п оро д

Рыхлый вулканический материал в результате процессов цементации может быть превращен в вулканические туфы. Цемент обычно образован продуктами разложения пеплового материала, представляющими собой кремнистую, кремнисто-

карбонатную или кремнисто-глинистую массу. Туфы более чем на 90% сложены пирокластическим материалом.

В туфах широко развиты процессы карбонатизации, окремнения, пелитизации,

хлоритизации, эпидотизации и другие вторичные изменения.

Туфы подразделяются:

1)по составу исходной лавы (базальтовые, андезитовые, риолитовые и т.п.);

2)по размеру обломков (пепловые, алевритовые, псаммитовые, гравийные,

лапиллиевые, агломератовые);

79

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

3) по происхождению обломков (витрокластические – обломки вулканического стекла, кристаллокластические – обломки кристаллов, литокластические – обломки пород).

Пепловые туфы являются наиболее мелкообломочными разновидностями туфов и состоят из обломков стекла, обычно богатого кремнекислотой.

Игнимбриты (от латинских слов «игнис» — огонь и «нимбус» — облако) –

спекшиеся туфы, образующиеся при извержениях палящих туч. Распыленное в туче раскаленное вещество оседает под действием силы тяжести и спекается. Обрывки пемзы под нагрузкой ориентируются в плоскости, перпендикулярной давлению. Они приобретают форму тонких линзочек, называемых «фьямме» (по-итальянски –

«пламя»).

Рис. . Дацитовый игнимбрит. Верхний девон, Центральный Казахстан

Ст рукт уры пиро кла ст и че ск и х по ро д

Туфовая структура – сборное название для всех структур вулканических туфов,

независимо от состава и размера обломков, от состава, количества и структуры связующей массы (синоним: пирокластическая).

Агломератовая структура – разновидность обломочной структуры пирокластических пород, состоящих главным образом из крупных обломков.

80

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Пепловая структура — порода состоит из мелких осколков вулканического стекла, дугообразной и других причудливых форм, напоминающих черепки; иногда к ним присоединяются мелкие обломки пемзы с пузыристой текстурой. В промежутках между обломками находится масса, состоящая из тонкораспыленного стекловатого материала. Часто встречаются окремнение, серицитизация, хлоритизация и другие изменения как обломков, так и связующей массы, в результате чего сохраняются лишь реликты структуры.

Лапилльная структура — разновидность туфовой структуры, характеризуется тем, что в состав породы входят лапилли.

Рис. . Лапиллиевый андезитовый туф. Верхний девон, Центральный Казахстан

Витрокластическая структура – порода состоит преимущественно из обломков вулканического стекла, независимо от их формы и величины; пепловая структура является разновидностью витрокластической структуры. Обычно обломки стекла погружены в более тонкозернистую связующую массу, часто состоящую из распыленного стекла и иногда пепловой структуры. Вулканическое стекло обломков и связующей массы может быть свежим – аморфным, а также разложенным и более или менее раскристаллизованным.

81

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Рис. . Витрокластический туф. Обломки вулканического стекла рогульчатой формы – фрагменты стенок газовых пузырьков (прозрачный шлиф под микроскопом).

Кристаллокластическая структура – порода состоит преимущественно из

кристаллов и их обломков, обладающих резко выраженной остроугольной формой.

Оса до чн о - пир окл а ст ич е ски е горн ы е поро ды

Впроцессе отложения пирокластический материал может смешиваться с обычными осадками. После цементации получаются смешанные осадочно-

пирокластические и пирокласто-осадочные породы.

Осадочно-пирокластические породы содержат примесь обычного осадочного материала от 10 до 50% и называются туффитами. Туффиты формируются обычно в водной среде. Однако известны туффиты наземного и смешанного происхождения.

Особая разновидность туффитов – лахаровые брекчии – образуются, когда грязевые потоки, сопутствующие вулканическому извержению, спускаются с конуса вулкана в водный бассейн. В некоторых туффитах, богатых осадочным материалом, хорошо видна слоистость. Если пирокластический материал в туффитах более или менее однороден по составу, то туффиты можно соответственно называть «базальтовый туффит», «андезитовый туффит» и т.п.

Пирок ла ст о - ос ад оч ны е гор ны е пор о ды

Пирокласто-осадочные породы (50-90% осадочного материала) именуются как аналогичные осадочные породы с приставкой "туфо-" (туфопесчаник,

туфоконгломерат, туфоизвестняк и т.п.). Они классифицируются и описываются как их нормально-осадочные аналоги. Типичные туфогенные породы образуются за счет

82

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

непосредственного отложения твердых продуктов вулканических извержений и смешения их с осадочным материалом. Чаще всего они формируются в водной среде в некотором удалении от центра извержения и нередко обнаруживают слоистость и сортировку материала.

Прои с хо жд ени е и ге ол оги че ско е р ас прост ран ени е

Образование всех пирокластических пород связано с извержениями наземных и подводных вулканов. Важное значение при формировании пирокластических отложений имеют вторичные гидрохимические преобразования, легко происходящие вследствие пористости пород.

Пирокластические породы наиболее часто встречаются в районах, испытавших значительные вертикальные перемещения. В пределах Урало-Тянь-Шанской складчатой области пирокластические породы встречаются в нижнепалеозойских, в

особенности в силурийских толщах. Широко развит девонский вулканизм на Алтае и в Казахстане. Пирокластические породы мелового возраста известны на Дальнем Востоке и на Чукотке. В третичных отложениях они присутствуют на Кавказе, а в четвертичных – в Закавказье и на Камчатке. Игнимбриты широко распространены на Дальнем Востоке, в Казахстане, в Армении, на Аляске, в Новой Зеландии, Японии и др.

Практ и ч еск ое прим ен ени е

Богатые кремнекислотой туфы (трассы, пуццоланы) широко используются в строительстве при получении цемента для подводных сооружений. Очень важны продукты вторичного изменения пепловых туфов – флоридиновые и бентонитовые отбелочные глины. Некоторые туфы кислого состава используются в качестве сырья для изготовления стекловолокон. Кимберлиты являются коренными источниками алмазов. Вулканические туфы, благодаря их пористости и мягкости, легко поддаются распиловке и широко используются в строительстве.

Вопросы для самопроверки.

1.Какие породы относятся к группе пирокластических?

2.Классификация туфов.

3.Что такое туффиты?

83

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

4.Какие породы называют пирокласто-осадочными?

5.Каково практическое значение пирокластических пород?

Л е к ц и я 1 4 ( 2 ч а с а ) .

А Л Ю М И Н И Е В Ы Е , Ж Е Л Е З И С Т Ы Е И М А Р Г А Н Ц Е В Ы Е П О Р О Д Ы

Об щая хар акт е рист ика

Алюминиевые, железистые (железные) и марганцевые породы взаимосвязаны единством климатических условий, необходимых для их формирования. Академик Н.М. Страхов назвал эти породы триадой Al-Fe-Mn, которая служит надежным индикатором гумидных условий палеоклимата.

Ал юми ние вы е по ро ды

Алюминиевые породы — это породы, состоящие более чем на 50% из минералов свободного глинозема – Al2O3.

Мин ерал ьн ы й сост ав

Минералы глинозёма: группы тригидратов Al3+ – гидраргиллит Al(ОН)3,

моногидратов – бёмит, диаспор AlO(OH); алюмосиликаты: каолинит, галлуазит,

бертьерин и др., гидрооксиды и оксиды железа: гётит, гематит, маггемит и титана:

анатаз, рутил и др.

Минералы алюминия белые, но часто окрашены примесями – соединениями железа, органическим и другими веществами в красные и темно-серые цвета.

Палеозойские бокситы преимущественно диаспоровые и бёмит-диаспоровые, а

мезозойско-кайнозойские – преимущественно гиббситовые.

Номен кл ат ура пород

Главные представители: аллиты (от слов: алюминий и (от греч. lytos –

камень) – (Harrasovitz, 1926), бокситы (от названия французского департамента Beaux)

– (Bertier, 1820), латериты (от лат. later – кирпич-сырец) – (Buchanan, 1807).

Г.И. Бушинский, С.Г. Вишняков, Д.Г. Сапожников и др. дали градации алюминиевых пород по кремневому модулю (Км = Al2O3/SiO2 в весовых %) и

железистости. По кремневому модулю выделяются следующие разновидности

84

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

алюминиевых пород (С.Ф. Малявкин, 1937): бокситы – при Км > 2,6; аллиты – Км от 2,6

до 1; сиаллиты – Км < 1.

Ст рукт уры боксит ов

Происхож ден ие

Термин «латериты» теперь используется только для названия верхних горизонтов кор выветривания в тропиках. Они представляют собой конечные продукты химического выветривания магматических и метаморфических пород в жарком тропическом климате с переменной влажностью. Б.А. Богатырев в 1999 г. подразделил бокситы на две генетические группы: I – выветривания (остаточный тип) и II –

седиментогенныe. (осадочный, диагенетический и катагенетический типы).

Группа выветривания включает два класса: А – элювиальный, или латеритный;

Б – латеритно-карстовый.

Группа седиментогенная включает классы: В – осадочный, делимый на подклассы субаэральных осадков (коллювиальный, делювиальный, пролювиальный и полигенный) и субаквальных осадков (овражно-балочный, аллювиальный, озерно-

болотный, лагунный и прибрежно-морской); Г – диагенетический (включающий подклассы субаэрального и субаквального диагенеза); Д – катагенетический.

Гипотезу формирования латеритов одним из первых сформулировал в начале

XX в. английский геолог Фокс. Латеритный профиль формируется в жарком климате с чередованием периодов ливней и засух, в обстановках холмисто-овражных ландшафтов.

85

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Классический разрез латеритного профиля: 1) неизмененные магматические породы; 2) те же породы, дезинтегрированные и каолинизиованные; 3) каолиновая глина; 4) зона окремненного каолинита («кремнистый литомарж», по Фоксу);

5) латеритный боксит; 6) твердая корка («кираса», или «панцирь») гидроксидов железа.

Процессы латеритизации реализуются чрезвычайно медленно, на протяжении многих десятков и сотен тысяч лет. Очень важным условием является стабильность климата и тектонических обстановок.

Класс латеритно-карстовых бокситов возникает также в тропическом гумидном климате из алюмосиликатного материала, скопившегося на закарстованной поверхности рифогенных известняков. Такие руды кайнозойского возраста известны на поверхностях современных атоллов океанов.

Р асп рост ран ен ие боксит ов

Рис. . Основные бокситоносные районы мира

Ж ел ези ст ы е по ро ды

Железистые (железные) породы сложены гидроксидами железа (гётит FeOOH;

гидрогётит, или лимонит FeO·ОН·хН20, при х = от 1 до 4), оксидами железа (в

основном гематит Fe2O3, а в некоторых метапородах магнетит Fe3O4), реже фосфатами (вивианит Fe3[P04]·8H2O, керченит Fe32+Fe63+(OH)6[P04]·18Н2O), а также силикатами шамозитом или бертьерином.

86

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

В качестве примесей могут присутствовать: аутигенные карбонаты (сидерит,

анкерит и др.), сульфиды, фосфаты, глинозем, кремнезем, аллотигенные глинистые и кварцево-силикатные частицы.

П р о и с х о ж д е н и е

По происхождению различаются осадочные железные руды континентальных

(включая окраинно-морские) и океанических блоков земной коры. К континентальным относятся: 1) генетически связанные с вулканизмом; 2) чисто осадочные фанерозойские

железняки; 3) осадочные глубокометаморфизованные докембрийские (так называемые

джеспилиты, или железистые кварциты).

Чисто осадочные руды бывают приурочены: к корам выветривания (некоторые обогащенные Fe3+ латериты причисляют к железной руде), но чаше – к отложениям болотно-озерных, аллювиально-дельтовых, лагунных и мелководно-морских фаций, с

остатками флоры и фауны, свойственной гумидному климату (не обязательно тропическому). Они отличаются преимущественно оолитовым строением. Оолиты состоят в основном из гётита, бертьерина или обоих этих минералов. В виде редких тонких слойков может присутствовать сидерит,

Рис. . Сидерит-шамозитовый оолитит, средняя юра. Центральная Англия (по Дж. Гринсмиту, 1981).

87

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Рис. . Четвертичные лимонитовые бобовины, окрестности пос. Взвад, оз. Ильмень.

Типичные представители таких руд: Керченские (Крым) и Приаральские

(Казахстан) железняки соответственно миоценового и олигоценового возраста, залежи юрского возраста на северо-западе ФРГ, Франции и в Великобритании, девонского возраста в Ливии, силурийского – в Аппалачском бассейне и ордовикского возраста в бассейне Вабана, на востоке Ньюфаундленда (Канада) и др.

Рис. . Реконструкция условий образования железняков Вабана (по Рейнджеру; из кн. Дж. Мейнарда, 1985): А — прибрежный бар; Б — лагуна (накопление осадков в условиях низких значений Eh); В — приливно-отливная зона; Г — надлиторальные водорослевые болота; Д — старые русла рек. Железо выщелачивается из осадков в болотных условиях (Е), выносится подземными водами в лагуну и осаждается в виде бертьериновых оолитов (Ж), которые впоследствии переотлагаются в зонах береговых валов и среди осадков приливно-отливной зоны (3)

Метаморфизованные осадочные железные руды докембрия (джеспилиты) имеют в основном либо кварцево-гематитовый, либо кварцево-магнетитовый составы и

88