4. Реликтовые обломочные компоненты

Реликтовые обломочные компоненты — еще более важные геологи­ческие и практически составные части осадочных пород, которые тради­ционно считаются наиболее типичными осадочными и поэтому они изу­чены наилучшим образом. На их основе развились самостоятельные ли­тологические и геологические направления, например терригенная стра­тиграфия, палеогеография по терригенным компонентам, учение о рос­сыпях (Билибин, 1955; Нестеренко, 1977; Процессы ..., 1977). Особенно интенсивно эти направления развивались с начала XX в., когда стали бурить многочисленные скважины на нефть, и их разрезы надо было коррелировать. Большой вклад в развитие терригенно-минералогиче- ского анализа внесли англичанин Г.Б. Мильнер и русский В.П. Батурин, а позже В.А. Гроссгейм, В.П. Казаринов, А.Г.Алиев, А.Д. Султанов и др.

Реликтовые обломочные компоненты генетически подразделяются на терригенные, образующиеся на суше и сносимые с нее, и эдафоген­ные, рожденные на дне моря, ближе к месту захоронения. И те и другие петрографически представляются лито-, кристалло-, витро- и биокла- стами, а по относительному содержанию в осадках и породах — породо­образующими (главными и второстепенными) и акцессорными, т.е. ре­дкими, компонентами. Их часто рассматривают как легкую и тяжелую фракцию.

4.4.1. Терригенные обломочные компоненты

Терригенные (греч. “терра” — зеМля, суша) обломочные или релик­товые компоненты образуются при экзогенных процессах механическо­го, физического и отчасти химического (подзолистые кварцевые пески и др.) выветривания всех горных пород, а также при тектонических дисло­кациях и в результате деятельности человека. Теоретически они могут быть любого земного состава, однако при транспортировке и еще раньше

• при выветривании — совершается их важный естественный отбор, в котором содержание химически или механически нестойких компонен­тов уменьшается, а многие из них в конце концов даже исчезают, остав­шиеся же высокозрелые представлены практически лишь кварцем и кварцитами.

1. Породообразующие терригенные компоненты — обломки осадочных, магматических и метаморфических пород — литокласты (се­ди-, магмо-, и метакласты), кристаллокласты и витрокласты. Литокла­сты невоможно перечислить, но главнейшие из них — обломки глини­стых, карбонатных, кремневых, песчаных и туфовых пород, а также ба­зальтов и других эффузивных, гранитов и других интрузивных пород, кварцитов, сланцев, гнейсов и других метаморфических пород. В каче­стве редких, часто акцессорных встречаются все другие породы, даже малостойкие серпентиниты и ультрабазиты, а также обломки углей, фосфоритов, руд, солей.

Кристаллокласты как породообразующие немногочисленны. Из них резко выделяется самый стойкий в экзосфере кварц, практически во всех экзогенных процессах накапливающийся в осадках. В настоящее 226 время тонкий анализ кварцев (Кац, Симанович, 1974; Симанович, 1978) позволил выделить свыше десятка его разновидностей, по которым восстанавливаются источники сноса и питающие провинции. На втором месте — полевые шпаты (ПШ): калиевые ПШ происходят главным об­разом из гранитоидов, а кальциево-натриевые ПШ — плагиоклазы — из эффузивов и гранитоидов. На третьем месте — слюды: мусковит и био­тит. Из остальных минералов породообразующими бывают пироксены, амфиболы, магнетит, ильменит, гранат. Мощность их пластов редко превышает 1м, хотя иногда достигает 10-15 м, например мощность маг- нетитовых песков. Но их правильнее относить к ферритолитам.

2. Акцессорные терригенные минералы и компоненты много­численны (Ляхович, 1968, 1981). Теоретически все минералы и литокла- сты Земли встречаются в качестве акцессорных, однако наиболее рас­пространены около 50-60 видов, если считать и самородные платину, зо­лото, серебро. Обычно они содержатся в породах в количестве не больше 1-2% и выделяются для изучения тяжелыми жидкостями как тяжелые фракции (см. методы изучения — 1.4), а также магнитной и электромаг­нитной сепарацией. В полевых условиях промывкой в лотках они выде­ляются как шлих. Для изучения их делят на прозрачные и непрозрач­ные, или рудные; первые подразделяют на бесцветные и окрашенные, вторые — по цвету в отраженном свете и блеску.

Важным для генетических выводов является подразделение тяжелых минералов по первичному источнику. Из магматических пород проис­ходят пироксены, оливин, амфиболы, биотит, магнетит, ильменит, сфен, рутил, анатаз, брукит, лейкоксен, циркон, апатит, турмалин, кас­ситерит, ксенотим, монацит, хромит, пикотит, некоторое количество граната, шпинели и др. Из метаморфических пород поступкют амфибо­лы, магнетит, хлориты, эпидот, цоизит, дистен (кианит), ставролит, силлиманит, андалузит, гранаты, корунд, хлоритоид, топаз, мусковит, биотит. Для тех и других характерно преобладание нестойких минера­лов: оливина, слюд, пироксенов, амфиболов, хлоритов, пирита, магне­тита. Значительно содержание и полустойких минералов: эпидота, цои- зита, ставролита, дистена, многих гранатов, апатита, барита.

Какие же акцессорные минералы происходят из осадочных пород? Если тяжелая фракция состоит из циркона, рутила, турмалина, шпине­ли, брукита, анатаза, сфена, ильменита, лейкоксена, гранатов, отчасти из ставролита, дистена, апатита, то материал, ее содержащий, образо­вался за счет размыва не магматических или метаморфических пород, из которых первично произошли все эти минералы, а за счет осадочных по­род, куда они также попали не сразу из первичных материнских пород, а испытали не один цикл вызревания — выветривания и переотложения, при которых в ходе естественного отбора минералов исчезли нестойкие. Поэтому важными становятся ряды по коэффициентам зрелости, моно- минеральности (для легкой фракции, стремящейся в своем развитии — вызревании — к мономинеральному кварцевому составу), устойчиво­сти, предложенные В.П. Казариновым (1969).и другими новосибирскими и томскими геологами. Коэффициент зрелости — отношение сумм со­держаний устойчивых и неустойчивых минералов. У мономинерального аптского кварцевого песка Ленинских гор он близок к 100%.

По комплексам терри- генных минералов восста­навливают питающие про­винции, коррелируют стра­тиграфические разрезы и решают палеогеографиче­ские задачи.

“

тмп

Рис. 4.3. Соотношение питающих (ПП) и тер- ригенно-минералогических (ТМП) провинций Питающие провинции, сложенные^ I — осадочными породами, II — гранитами, III — основными вулканитами. Терригенно-минера- логические провинции простые (1, 2, 3), слож­ные (4,5) и еще более сложные (б)

Под питающей про­винцией (ПП) Г.Б. Миль­нер (1934, см. 1968) пони­мает пространственно огра­ниченный комплекс пород, представленный совокупно­стью пород (изверженных, метаморфических, осадоч­ных или тех и других вме­сте) , развитых в данной об­ласти разрушения, и слу­жащий источником обло­мочных минералов для об­разования синхроничных с ним осадков” (Пустовалов, 1940, с. 411). Каждая ПП ограничена водоразделами. У Волги ПП — почти вся Русская платформа и за­падный склон Урала, у Миссисипи — почти вся Северо-Американская платформа и западный склон Скалистых гор, у Амазонки — большая часть Южной Америки, включая и восточный склон Анд, и т.д. У прито­ков рек ПП меньше, они могут рассматриваться как подпровинции глав­ных ПП. Если иметь в виду притоки притоков, то устанавливается мно­гоступенчатая (многоуровневая) система (иерархия) ПП.

В каждой ПП неповторимо соотношение пород, поэтому они постав­ляют в осадки также индивидуальные комплексы минералов, отличаю­щиеся от смежных одновозрастных если не качественно (присутствием или отсутствием тех или иных минералов, т.е. их списками), то количе­ственно. Этот комплекс терригенных минералов в осадках позволяет вы­делить в отложениях терригенно-минералогические провинции, по ко­торым можно составить представление о питающих провинциях.

Понятие о терригенно-минералогических провинциях (ТМП) вве­дено в науку В.П. Батуриным (1931), “который понимает под ними со­временные и древние области осадконакопления, характеризующиеся присутствием в отложениях одного и того же комплекса реликтовых ми­нералов” (Пустовалов, 1940, с. 412). В гносеологическом плане первич­ны ТМП, а вторичны ПП, т.е. по ТМП литолог восстанавливает ПП. В онтологическом плане наоборот, первичны ПП, которые порождают ТМП. Соотношение ТМП и ПП можно иллюстрировать схемой (рис. 4.3), на которой упрощенно показаны три ПП. Они дренируются река­ми, которые поставляют в бассейн седиментации терригенный материал 228

Рис. 4.4. Соотношение областей сноса и областей седиментации: 1, 2, 3 — последовательные (от молодых к древним) комплек­сы компонентов в питающей про­винции; Г, 2’, 3’ — отвечающие им стратиграфические комплексы терригенных минералов и лито- кластов (в обратной последова­тельности по сравнению с денуда­цией)

с о своими комплексами реликтовых минералов, т.е. образуют сначала простые ТМП (/, 2, 3). Это обычно дельты и другие конусы выноса в мо­ре. Волнением и вдольбереговыми течениями этот материал разносится и смешивается, образуются более сложные и более обширные по терри­тории ТМП (4 и 5). Если бассейн небольшой, то еще более сложная ТМП отвечает его центральной части (б). В Черном море, например, В.П. Пе­телин выделил 15 крупных ТМП, отражающих разнообразные ПП раз­нородного обрамления — платформы и разновозрастные складчатые соо­ружения.

Литолог, изучая терригенные минералы в отложениях, должен окон­турить площадь распространения данного комплекса и тем самым наме­тить границы этой ТМП, уловив смену другим комплексом минералов, т.е. соседней ТМП. Эта смена может быть выражена изменением как ка­чественного состава, так и количественного соотношения минералов или коэффициента зрелости. Поэтому необходим количественный подсчет минералов в тяжелой, а иногда и в легкой фракции. Переходя от одной ТМП к другой, литолог постепенно картирует распределение терриген­ных минералов, нередко составляя карты для каждого минерала или ли- токласта, т.е. выясняет ореолы рассеяния или распространения компо­нента. По существу, это фациальные карты, только частные, составлен- ные по отдельным признакам. Наложение карт друг на друга дает более полную и комплексную картину распределения терригенных минералов и их комплексов — терригенно-минералогических фаций, отвечающих той или иной ТМП. На этой базе делаются более обоснованные выводы о ПП, их петрофонде, т.е. наборе пород, их количественном соотношении и расположении. При этом надо вносить поправку на изменение соотно­шения при переносе или выветривании, учитывая разрушение и исчез­новение слабых и нестойких минералов и обломков пород.

Литолог оконтуривает однородный комплекс минералов не только на площади, но и по вертикали, т.е. в разрезе. Эти комплексы становятся, таким образом, и стратиграфическими (СТМК). СТМК характеризуют­ся не только возрастным диапазоном, но и площадью распространения, чем определяется радиус действия его как стратиграфического признака. Чем больший радиус действия, тем увереннее коррелируются разрезы и на большей площади. Еще одно свойство терригенных минералов ценно для стратиграфии — часто небольшая мощность отложений, им охарак­теризованных, и четкая смена на границах в вертикальном, т.е. возраст­ном, направлении. При этом смена стратиграфических комплексов про­

исходит в обратной последовательности по сравнению со стратиграфиче­ским расположением пород в ПП (рис. 4.4). В основании серии слоев в области седиментации залегае! комплекс 1^;, отражающий состав минера­лов самых верхних и обычно самых молодых слоев в области разрушения (1), а все вышезалегающие (2f и отражают составы все более глубокой денудации и более древних или глубинных пород (2,3).

Л.В. Пустовалов формулирует правило наследования составов мине­ралов: ‘‘Кластические отложения терригенно-минералогической про­винции в той или иной мере наследуют ассоциацию минералов, слагаю­щих породы питающей провинции” (1940, с. 412), что можно записать как ПП« ТМП.

Палеогеографические реконструкции по терригенным минералам можно показать на блестящем примере решения проблемы поисков про­должения нефтяных месторождений продуктивной толщи (плиоцен) Апшерона, выполненном В.П. Батуриным (1937). Прежде всего надо бы­ло ответить на вопрос: при современной ли географической обстановке происходило формирование песков продуктивной толщи, и тогда надо искать продолжение их параллельно современным берегам Каспийского

м оря (рис. 4.5), т.е. разведку ориентировать в меридиональ­ном направлении, или тогда бы­ли иные очертания Каспия и про­дуктивные пески простираются в ином, например в широтном, на­правлении. Программа литоло­гических исследований В.П. Ба­турина, естественно, предусмат­ривала изучение минерального состава выносов ближайших рек

• Куры, Самура, палео-Узбоя

• в соответствии с первой рабо-

Рис. 4.5. Палеогеографическая карта конца века продуктивной толщи (плиоцен) Апшеронского полуострова (по В.П. Батурину, 1937). Заштрихована область Боль­шого Кавказа

чей гипотезой. Оказалось, что терригенный материал этих рек совсем не похож на состав продуктивной толщи. Она сложена высокозрелыми пес­ками, состоящими почти из одного кварца, и со стойкими минералами в тяжелой фракции, среди которых наиболее характерны дистен и силли­

манит, присутствующие во всех пробах в значительном или заметном количестве.

Куринский материал оказался резко отличным: незрелый, с малым содержанием кварца, с большим содержанием обломков базальтов, анде­зитов, обломков осадочных пород, плагиоклазов, включая и основные, с господством в тяжелой фракции пироксенов, амфиболов, эпидота, руд­ных и других нестойких минералов и почти без дистена и силлиманита. Продуктивная толща явно накапливалась не за счет разрушения пород Малого Кавказа. Минеральный состав песков р. Самур, формирующийся за счет ПП Большого Кавказа, отличается повышенным содержанием кварца по сравнению с куринским материалом, но в целом они также не­зрелые, с большим количеством литокластов (глинистых сланцев, кремней, кварцитов, известняков и др.), с основными эффузивами, с нестойкими тяжелыми минералами (апатит, лимонит, хлорит и др.) и с малым содержанием типоморфных для продуктивной толщи дистена и силлиманита. Примерно таким же оказался и материал палео-Уз- боя. Это снимало предположение о питании в век продуктивной тол­щи осадочной зоны ее накопления из кавказских, закавказских или закаспийских источников.

Тогда был исследован состав песков дельты Волги. Он оказался почти тождественным минеральному составу продуктивной толщи как в легкой, так и в тяжелой фракции, за исключением некоторого снижения зрелости и появления амфиболов, эпидота, цоизита, грана­та. Отсюда В.П. Батурин сделал обоснованный вывод о разгрузке бас­сейна Волги в век продуктивной толщи на широте Апшерона в виде дельтовых накоплений, следовательно, тогда не существовало ни Среднего, ни Северного Каспия, он замыкался на уровне Апшерона и его северный берег был широтным. Бурением на островах Каспия к востоку от Апшерона открыты новые нефтяные месторождения. Одна­ко не все литологи согласны с реконструкциями В.П. Батурина и по­казывают более сложную и циклическую картину. Косвенное под­тверждение правоты блестящих палеогеографических построений В.П. Батурина — тождество по составу с апшеронскими песками се­верного побережья Азовского моря, например Миусского лимана, так­же питавшегося за счет размыва неогеновых, палеогеновых, мезозой­ских и более древних осадочных толщ Русской платформы.

Интересная деталь — некоторое снижение зрелости современного аллювия Волги по сравнению с плиоценовым (продуЛивная толща), по­явление роговой обманки и других нестойких минералов объясняется эк­страординарным событием — плейстоценовым оледенением Скандина­вии и севера Русской равнины, которое принесло с помощью ледников незрелый моренный материал — гнейсы, амфиболиты, кристаллические сланцы и другие метаморфические породы докембрия Балтийского щи­та. Так что аномальное регрессивное развитие терригенного материала

• снижение зрелости — весьма информативно и указывает на какое-то вклинившееся событие, которое надо искать в геологической истории ре­гиона, а иногда и более обширной области.

Анализ терригенного материала, в том числе и валунного, широко использовался для реконструкции путей перемещения его при плейсто­ценовом оледенении и определении его конкретных источников (Пусто- валов, 1940, с. 421-422). Такую же работу выполнил В.А. Гостин для раннепермского оледенения восточной Австралии (1968-1970).

Терригенные обломочные компоненты слагают породы: слои, пачки, толщи; формации: молассовые, флишевые, шлировые, другие платфор­менные и геосинклинальные — главные “строительные” элементы стра­тисферы. Они являются основными прямыми документами древних гор­ных пород, их массивов и формаций и позволяют восстанавливать исто­рию смены ПП и эволюцию породного вещества Земли, хотя эти масси­вы часто полностью исчезали “из области фактов”.

Терригенные обломочные компоненты — ценные полезные ископае­мые (Нестеренко, 1977; Павлидис, 1968; Процессы ...,1977): россыпи зо­лота, платины, редкоземельных минералов (циркона, монацита, ксено- тима, рутила и др.), янтаря, рудных минералов; сырье для стекольной промышленности (кварцевые пески), формовочные пески, стройматери­алы (пески, галечники и др.), коллектора нефти, газа, воды, объекты для использования их под подземные хранилища.