Структуры и текстуры осадочных пород

.

Текстуры и структуры – важнейшие характеристики осадочных пород. Дословный перевод с латинского: структура (structura) – строение, устройство, расположение; текстура (textura) – ткань, соединение, связь.

Под структурой понимают особенности строения осадочной породы, определяемые формой, размерами и взаимоотношением слагающих ее частиц. Структура породы зависит от морфологических особенностей отдельных составных частей и характера их сочетания.

Текстура – это сложение, обуславливаемой ориентировкой, относительным расположением компонентов породы, а также способом выполнения пространства. По Л. Б. Рухину текстура отражает размещение составных частей и их взаимное расположение. Наиболее характерные текстурные признаки – слоистость, ориентировка частиц и органических остатков, либо хаотичность, беспорядочность, изотропность.

Структура наиболее отчетливо устанавливается по размеру зерен, слагающих породу, и является характерным признаком для пород конкретного состава и происхождения. Их подразделение, номенклатура не являются однозначными.

Структуры пород обломочных делятся на:

• грубообломочную (крупнообломочная или псефитовая), с диаметром зерен более 2 мм;

• песчаную (псаммитовая), с диамтером зерен 2-0,1 мм;

• алевритовую (структура мелкообломочных пород), с диаметром зерен меньше 0,1 мм;

• пелитовую;

• смешанные.

Среди пород химического происхождения, хемогенных, по основному структурному признаку – величине зерен, выделяют:

• грубокристаллическую, более 1 мм;

• крупнокристаллическую, 1-0,5 мм;

• среднекристаллическую (0,5-0,25 мм);

• мелкокристаллическую (0,25-0,1 мм);

• тонкокристаллическую (0,1-0,01 мм);

• микрокристаллическую (<0,01 мм).

Иногда выделяют структуру пелитоморфную, размер зерен менее 0,05 мм.

Структура биогенных пород, сложенных хорошо сохранившими свою форму органическими остатками (состоят из целых раковин и скелетов организмов), называют биоморфными (цельнораковинными). Если же остатки организмов находятся в породе в виде окатанных, полуокатаных обломоков, то их структура будет именоваться детриусовой (органогенно-детритовой), или биокластовой. Среди органогенно-детритовых структур по размеру обломков выделяют:

• грубообломочные (ракушечниковые), диаметр обломков > 1 мм;

• крупнообломочные, 1-0,5 мм;

• среднеобломочные, 0,5-0,25 мм;

• мелкообломочные, 0,25-0,05 мм;

• тонкообломочные (шламовые), < 0,05 мм.

Выделяется оолитовая структура, обусловленная сложением породы округлыми, почти сферическими образованиями с центральным ядром концентрически-зонального строения небольших размеров, порядка 0,5 мм в диаметре. Более крупные разновидности оолитов (до 2-10 мм) называются пизолитами. Слои – концентры отражают периодичность отложения вещества

При изучении структурных особенностей обычно определяется структура породы в целом и структура цемента, если он присутствует в породе. Характеристика структуры по размеру, форме зерен дополняется выявленными при изучении шлифов особенностями строения цемента. При этом учитывается его состав, количество, способ цементации, соотношение с обломочной частью породы, степень кристалличности, характер распределения в породе, сортировка и взаимоотношение с обломками.

Породы, прошедшие стадию метагенеза, приобретают конформно-регенерационную, мозаичную, шиповидную и зубчатую структуры.

Мозаичная или гранобластовая структура возникает в результате уплотнения породы, соприкосновения зерен с одновременной частичной перекристаллизацией их краевых частей. Шиповидные и зубчатые структуры образуются при перекристаллизации и частичном растворении зерна под действием стресса (тектонического сжатия).

Элементы структуры и текстуры связаны между собой и зачастую затруднительно провести границу между структурными и текстурными признаками. Так форма и размер песчаных зерен – элемент структуры, а их взаимное определенным образом расположение в породе – признак текстуры.

Текстуры формируются одновременно с накоплением осадка, либо в процессе литификации и последующих преобразований породы. Поэтому правомочно разделение текстур на 2 большие группы – первичных и вторичных текстур. Вторичные текстуры возникают позднее в результате взаимодействия различных процессов, действующих при диагенезе, метагенезе и выветривании.

Сложение осадочной породы (текстура) фиксируется в особенностях внутреннего строения пласта – внутрипластовые текстуры и на поверхности напластования – текстуры поверхности наслоения.

Существенное значение в формировании текстурного облика породы могут играть живые организмы. В связи с этим текстуры подразделяются на биогенные и абиогенные.

Абиогенные текстуры в группе внутрипластовых текстур включают массивную(неслоистую) и слоистые текстуры.

Слоистость – это неоднородность осадочных пород в разрезе по вертикали при однородном сложении по горизонтали. Она может выражаться сменой минерального состава, сменой структуры (песок – гравий), или его текстуры. В последнем случае массивный песчаник сменяется слоистым.

Причины возникновения слоистости – изменение параметров процесса осадконакопления. Эти параметры зависят:

1. от механизма образования осадка: в условиях течения, волнения, неподвижной среды, за счет осаждения, выпадения в осадок из растворов, в результате роста живых организмов, например, образование рифа и др.;

2. от тектонических условий: поднятия и опускания вызывают изменения в характере сноса осадочного материала;

3. от периодических изменений климата – количества осадков, наличия растительного покрова, наличия временных потоков, усиления, либо ослабления деятельности микроорганизмов;

4. от уплотнения осадков под давлением вышележащих толщ.

При характеристике слоистости используют понятие об элементах слоистости осадочных толщ. Слоистые текстуры по характеру взаимоотношения слойков и слоев, по форме и по их отношению к горизонту или серийным границам делятся на 3 основных типа.

Таблица 1 – Элементы слоистости толщ осадочных пород

Элемент слоистости	Его характеристика	Признаки, определяющие его выделение
Слойки	Элементарная единица слоистой текстуры. Группируясь, образуют слои, пачки, серии.	гранулометрический, вещественный состав, изменение окраски, появление примеси.
Серия слойков	Группа слойков, имеющих одинаковое залегание. Группируются в серии	Сходны по составу, строению. Отделены от смежных серий плоскостями раздела.
Пачка слойков	Группа слойков с отчетливо выраженным изменением от слойка к слойку. Могут повторяться неоднократно.	Резкое изменение особенностей состава и строения на границе пачки. Для всех пачек характерна одна и та же закономерность изменения слойков. Пачки слойков являются ритмами.
Слой	Пачки объединяются в слой. Иногда это может быть одна пачка или серия слойков.	Границы, разделяющие слои, резкие, отчетливые. Соответствуют изменению условий осадкообразования. Иногда границы постепенные.
Пласт	Слой  или несколько слоев образуют пласт.	Признаки, характерные для слоев и их групп. Заметные изменения внутри пласта от подошвы к кровле. Включает серии, пачки слойков. Характерно изменение внутренней текстуры.
Толща	Совокупность пластов, слоев, зачастую чередующихся. Макроритм осадконакопления.	Характеризуется некоторой общностью слагающих ее горных пород. Часто имеет единый крупный стратиграфический объем.

Горизонтальная слоистость – чередование слойков и слоев, параллельных плоскости наслоения. Характерна для морских, флишевых толщ, озерных накоплений, но встречается и в горном аллювии.

Волнистая слоистость – чередование серии слойков, имеющих криволинейную выпукло-вогнутую форму. Типичны для осадков прибрежной зоны моря, эоловых, речных отложений.

Косая слоистость – серии косых слойков расположены внутри одного пласта или слоя косо, под определенным углом. Виды косой слоистости многообразны и зависят от типа осадков, способов образования и условий отложения.

№15

Наиболее распространены в стратисфере, составляя до 60% ее объема. Являются полидисперсными, но частицы диаметром менее 0,005 мм составляют не менее 50%. Главными в составе глин являются глинистые минералы – каолинит, монтмориллонит, нонтронит, галлуазит, сепиолит, минералы группы слюд, ряда хлоритов. Минеральный состав глин может быть олигомиктовым – преимущественно гидрослюдистые, монтмориллонитовые, каолинитовые глины. Полимиктовые глины содержат два или несколько глинистых минералов.

Текстуры глин довольно однообразны. Выделяются массивные неслоистые глины и разные типы слоистости. Слоистость обычно горизонтальная, реже волнистая, сплошная или прерывистая. Подчеркиваются различиями окраски, структуры, нередко линзочками и прослойками алеврита, песка, параллельным расположением растительных остатков, раковин, углефицированной растительной органики и пр.

Глины по условиям образования делятся :

Остаточные глины – это глины кор выветривания, почв и остающиеся на месте после растворения известняков и выщелачивания из них карбонатного материала.

По условиям, обстановкам образования выделяется несколько типов глин.

Морские глины. Накапливаются на шельфе, в заливах, бухтах, в удаленных от берега частях морского бассейна, включая центральные. Обычно гидрослюдистого, гидрослюдисто-монтмориллонитового состава. Содержат органические остатки, раковины, скелеты морских животных, водоросли. Глины глубоководных областей включают остатки диатомей, радиолярий, фораминифер и других микроорганизмов. Морские глины слагают мощные слоистые толщи или отдельные пласты среди других пород.

В озерных и озерно-болотных водоемах гумидных областей формируются каолиновые или гидрослюдистые глины, чему способствует кислая реакция пресных вод, обогащенных гумусовыми соединениями.

В засоленных лагунах и озерах аридных засушливых областей глины гидрослюдистые, монтмориллонитовые, палыгорскит-сепиолитовые часто с четко выраженной горизонтальной слоистостью находятся в ассоциации с доломитами, пластами, слоями соленосно-гипсоносных пород – калийных солей и других эвапоритов.

Глины, сформированные в речных долинах, имеют линзовидное залегание, плохую сортировку, перемежаются со слойками алеврита, тонкозернистого песка. Минеральный состав изменчив, чаще каолинит гидрослюдистый, монмориллонит гидрослюдистый.

Пролювиальные и делювиальные глинистые отложения плохо отсортированы, часто массивной текстуры, разнообразны по минеральному составу, большей частью буроцветные, красноцветные. Залегают в виде изменчивых по мощности и по простиранию линз, пластов, прослоек. Текстуры массивные, муаровые, гнездовидные.

Элювиальные глины (коры выветривания) образуют сплошной покров, линейно вытянутые полосы, пятна, заполняют углубления в породах, подвергнутых выветриванию. Минеральный тип глинистой массы зависит от климатических условий, состава первичного субстрата, интенсивности и глубины проработки материнских пород.

Глинистый осадок, ил, при диагенезе переходит в глину. Стадия диагенеза для глинистых осадков характеризуется уплотнением, слабым обезвоживанием, частичной перекристаллизацией, упорядочением ориентировки глинистых частиц, иногда образованием конкреционных (желвакообразных) текстур.

№16

Глиноземные породы (аллиты) характеризуются высоким (более 50%) содержанием свободного глинозема Al₂O₃. К этой группе принадлежат латериты и бокситы, являющиеся собственными продуктами латеритных кор выветривания, формирыыующихся в областях жаркого влажного климата.

Коры выветривания тропических областей образуют хорошо выраженный слой красного, кирпично-красного цвета мощностью до нескольких десятков метров.

В результате выщелачивания и гидролиза из зоны химического разложения выносятся соединения щелочных, щелочноземельных элементов, отчасти кремнезема, накапливаются алюминий, железо, титан, образующие труднорастворимые гидроксиды.

Растворение, выщелачивание, гидролиз для кор выветривания имеет породообразующее значение. Важным фактором формирования зональности кор выветривания является поверхностный круговорот вод, определяемый чередованием дождливых и сухих сезонов.

Бокситы, непосредственно связанные с корообразованием, не только размещаются в пределах КВ, но и имеют ряд особенностей. В частности, это реликтовые структуры с сохранением элементов строения исходной породы.

Состав бокситов определяется минеральной формой нахождения гидроксидов алюминия. Различают несколько минералов из группы гидроксидов алюминия, главным образом гидраргиллит, диаспор, бёмит.

Железосодержащие минералы один из главных добавочных к глинозему компонентов. В некоторых бокситах содержание оксидов железа превышает количество глинозема. В гиббситовых бокситах оксидов железа больше, чем в диаспоровых. Кроме оксидов и гидроксидов железа в бокситах присутствуют кремнеземсодержащие минералы (кварц, опал, кварцин), сульфиды, глинистые минералы..

Бокситы – ценное сырье для получения алюминия, корунда, производства огнеупоров, адсорбентов.

Месторождения бокситов, сформированные в геологически разные времена, известны во многих районах земного шара, группируясь в рудные районы и провинции, пояса.

№18Жедезистые породы

К ним относятся породы, содержащие в своем составе более 50% минералов железа, в первую очередь оксиды, гидроксиды, а также железистые хлориты, карбонаты и сульфиды. По минеральному составу они подразделяются на несколько групп.

Окисные железистые породы (бурые железняки) распространены наиболее широко. Это природные смеси тонкодисперсных, колломорфных разностей гётита, лепидокрокита, называемые лимонитом. Цвет темно-бурый, буровато-желтый, ржаво-бурый, коричневый. Могут быть рыхлыми, землистыми или плотными.

Сидеритовые породы. Состоят из сидерита (карбонат железа). В виде примесей присутствуют глинистые минералы, шамозит, магнетит, анкерит. В темноцветных глинах, содержащих органическое вещество, сидерит совместно с глинистым материалом образует конкреции (сферосидериты) – округлые образования радиально-лучистого сложения.

Сернисто-железистые или сульфидные породы. Характерная часть пород – сульфиды железа, марказит, пирит, мельниковит. Присутствуют в состоянии рассеяния, образуют конкреции, редко группируются в слои, линзы.

Метаморфические железистые кварциты (джеспелиты). Представляют собой очень плотные однородные ороды.

Образование железистых пород, которые в большинстве своем являются рудами для получения железа, отличается многообразием и связано с его геологическими свойствами.

Образование скоплений железа в различных минеральных формах происходит  в разных обстановках:

- в корах выветривания латеритного типа с образованием железисто-латеритных корок и кор;

- в зонах окисления сульфидных месторождений, входя в состав железных шляп;

- на путях переноса в речных потоках с образованием аллювиальных гетит-гидрогетитовых руд;

- в конечных водоемах стока на континентах..

Железные руды континентального происхождения – в корах выветривания, озерно-болотные, как правило, не образуют достаточно крупных скоплений. Основная масса выносимого из продуктов выветривания железа достигает морских водоемов. Здесь в мелководной зоне, в заливах, лагунах накапливаются значительные объемы осадочных железных руд. Для образования железорудных залежей обязательно наличие в области сноса исходного материала, относительно богатого железом, отсутствие привноса заметного количества песчано-глинистого вещества, влажный климат, особенно тропический и субтропический.

№18 Кремниевые

Силициты залегают в виде пластов, прослоев, конкреций, образуют натеки, корки, почковидные массы.

Текстурно-структурный облик, в известной мере состав и условия залегания, зависят от генезиса, происхождения кремнистого образования. Кремнистые породы могут образоваться хемогенным, хемогенно-биогенным  и биогенным путем

Структуры кремнистых пород подразделяются на 2 группы: органогенную и неорганогеную, зависящую от исходного материала, механизма и способа образования породообразующих минералов..

По условиям образования силициты подразделяются на биогенные, биогенно-хемогенные морские и континентальные, наземные термальные, морские и наземные вулканогенно-осадочные, гипергенные в корах выветривания.