2.4. Стадиальный анализ.

Прежде чем приступить к фациальному анализу, надо знать, что любая порода имеет свою историю, которая складывается из следующих стадий: гипергенеза, седиментогенеза, диагенеза, катагенеза, метагенеза.

1. Стадия гипергенеза включает мобилизацию вещества в источниках сноса в результате физического и химического выветривания.

2. Стадия седиментогенеза – перенос и осаждение вещества. Оно начинается на путях переноса и завершается в бассейнах седиментации. Выделяют различные типы литогенеза: гумидный, ледовый, аридный и эффузивно-осадочный.

3. Стадия диагенеза – преобразование осадков и возникновение осадочных пород. Это физико-химические и органические процессы. Происходит уплотнение осадка, уменьшение его влажности, старение коллоидов, образование новых минералов из иловых растворов, разложение одних минералов и возникновение других, перераспределение вещества. Диагенез (перерождение) представляет собой уравновешивание сложной многокомпонентной системы осадка в новых физико-химических условиях среды. Минералы-индикаторы диагенеза: сульфиды (пирит, марказит), окислы и гидроокислы (опал, халцедон, кварц, оксиды железа), карбонаты, фосфаты, силикаты (глауконит, лептохлорит, каолинит, цеолиты), бурые угли.

4. Стадия катагенеза – уплотнения пород, изменение их минерального состава и отчасти структуры. Катагенез в отличие от диагенеза процесс неорганический (физико-механический и физико-химический). Характерны уменьшение пористости, коррозия и растворение, регенерация, образование новых минералов из растворов или в процессах метасоматоза. Это сульфиды тяжёлых металлов и железа, сульфаты (барит, гипс, ангидрит), силикаты. Особенные черты многих минералов катагенеза – их значительные размеры. На этой стадии глины переходят в аргиллиты, пески и рыхлые песчаники - в крепкие песчаники, ракушняки – в известняки, бурые угли – в каменные. Катагенез происходит при температуре до 200 °С и давлении до 2000 атмосфер.

5. Метагенез происходит при мощности осадочной толщи свыше 7000-8000 метров, давлениях 2000-3000 атмосфер, температурах 200-3000 °С и наличии минеральных растворов, обычно в складчатых поясах. Породы на этой стадии приобретают сланцеватые текстуры, широкое развитие приобретают новообразованные минералы и секущие кварцевые жилки и линзочки. Исчезают каолинит и монтмориллонит, преобладают среди глинистых минералов слюды. В отличие от метаморфических пород в фации зеленых сланцев в зоне метагенеза незначительно проявлена перекристаллизация зёрен полевых шпатов при слабом развитии альбита, эпидота и мусковита.

Для проведения фациального анализа необходимо снять эпигенетические изменения в породах (до стадии седиментогенеза) с тем, чтобы не допустить ошибок. Использование метода актуализма предполагает знание основных групп фаций.

2.5. Континентальные фации

Континентальные фации очень разнообразны, а их формирование зависит от рельефа местности, тектонических движений, климата. Последний играет особую роль, так как при одинаковом рельефе в разных климатических условиях (тропических, аридных, нивальных) образуются разные фации. Среди них выделяются фации кор выветривания, представленные элювием, склонов и подножий, временных и постоянных потоков (флювиальных), озёрные (лимнические), ледниковые (гляциальные), эоловые (ветровые). Основными признаками континентальных осадков является наличие остатков наземных растений, наземных позвоночных, насекомых, углефицированных растительных остатков, пресноводных моллюсков. Отложения развиты на ограниченных площадях, в них преобладают обломочные и глинистые породы.

1. Фации кор выветривания представлены элювием. Для элювиальных образований в результате физического и химического выветривания характерна тесная связь с материнскими породами, сохранение их текстурно-структурных признаков, наличие пёстрых окрасок, железных шляп, бокситов, первичных каолинов, железных руд.

2 . Фации склонов и подножий (колювий и делювий) в ископаемом состоянии встречается редко, но среди современных отложений наблюдаются довольно часто. Имеют важное геологическое значение, поскольку с ними связаны россыпи, строительные материалы. Выделяются осыпи, обвалы, оползневые накопления, делювий. Всё это продукты выветривания коренных пород, перемещённые вниз по склону. Сортировка и слоистость в породах отсутствуют.

3. Фации временных потоков (пролювий), развитые как в горных, так и равнинных местностях. Породы этих фаций обычно залегают в виде покровов, строение конусов отражает направление потоков, расходящихся от их вершин. Особенно интенсивно отложения данного типа накапливаются в результате действия селевых потоков в конусах выноса предгорий. Каменного материала в селевых потоках содержится в 2-5 раза больше, чем воды. Они выбрасывают на равнину в сотни раз больше материала, чем при обычных ливневых или весенних паводках. В некоторых случаях объём селя, действующего 1 час, больше объёма твёрдого стока бассейна за 15-20 лет. Сель представлен несортированной массой камней различного размера, смешанного с ней песка, мелкозёма. Если же в потоке воды больше, чем твёрдой части, то при его выходе из ущелья на равнину может происходить сортировка материала с образованием градационной слоистости. Пролювиальные конуса выноса также формируются ливневыми потоками. В ископаемом состоянии пролювий ассоциирует с делювием и отложениями постоянных потоков (рис. 5.7).

4. Речные фации, отложения которых представляет аллювий, наиболее распространены среди континентальных образований. Он на равнинах сложен песками с однонаправленной косой слоистостью и представляет фации русел, чередующихся с фациями пойменных болот и озёр, состоящих из алевритов, глин, торфов, имеющих горизонтальную слоистость. Наиболее развиты в аллювии слабо и плохо сортированные пески. В горном аллювии преобладают галька и валуны.

Для речных отложений характерны различные генетические образования, которые последовательно замещают друг друга в пространстве и времени (рис.5.8). Выделяются группы отложений русловых, пойменных и старичных площадей. В составе руслового аллювия имеются перлювий (скопление обломочного материала у подмываемого берега), осадки пристрежневой, части (грубо- и крупнозернистые пески), прирусловой отмели (однородные мелкозернистые пески с различными видами косой слоистости), перекатов, кос, прирусловых валов. В поймах отлагаются тонкослоистые глины и алевриты. Для песков вниз по течению увеличиваются степень окатанности и сортировки. В речных отложениях встречаются остатки пресноводных моллюсков, углефицированные растительные остатки, кости позвоночных животных.

5 . Озёрные (лимнические) и болотные фации. Озёрные впадины разнообразны по размерам, форме и происхождению. На тип озёрных фаций влияют климат, определяющий и гидрохимию, и виды населяющих озёра организмов, размер и форма, глубина водоёма, способ питания его осадочным материалом, тип берега и рельеф водосборной площади, состав слагающих её пород. Общими признаками озёрных отложений являются замкнутость их контура и зональность осадков. У берега обычно отлагается крупнозернистый материал, глубже мелкозернистый, а ниже зоны действия волн – тонкозернистый и глинистый. В озёрах гумидного климата развиты обломочные, в меньшей степени хемогенные и органогенные осадки. Это пески, алевриты, глины, железные и марганцевые руды, ракушники, диатомиты. Вертикальный разрез обычно представляет регрессивную серию, связанную с заполнением озёрной котловины осадками. В пресноводных озёрах обитают гастроподы, пелециподы, остракоды, филлоподы.

В аридном климате озёра обычно бессточные и в них накапливается не только обломочный и глинистый, но и в значительной степени хемогенный материал. По составу солей озёра делятся на содовые, углемагниевые и углекальциевые. При этом могут отлагаться галит и мирабилит, сода, хемогенные доломит и кальцит.

6. Болотные фации возникают на влажных, плохо дренируемых равнинах, и на месте зарастающих озёр. В болотах образуется торф, чередующийся с маломощными глинистыми прослоями. Для осадков болот характерны автохтонные углефицированные растительные остатки в отличие от аллохтонных для озёр. Болота различаются по ряду признаков: 1-геоморфологическому положению, 2-составу растительности, 3-степени обводненности и химическому составу вод. Отложения болот характеризуются преобладанием глинистого материала, резко обогащенного органическим веществом, обилием остатков растительности, присутствием пластов угля и горизонтальной слоистостью. Поскольку осадки образовались в восстановительных условиях, то они обогащены пиритом, вивианитом, сидеритом, каолинитом.

7. Ледниковые фации, связанные с деятельностью ледников, представлены моренами и флювиогляциальными осадками талых вод (рис. 2.9). Отложения морены (гляциальные) представлены валунными глинами и суглинками (тилями). Литифицированные разности моренных отложений называются тиллитами. Они несортированы, не содержат органических остатков. Размер обломков (от песчинок до валунов и глыб) в них самый разнообразный, на них отмечается штриховка и следы притертости. Характерны обломки утюгообразной формы и отсутствие органики.

Сортированность флювиогляциальных отложений намного лучше. Для них характерна косая однонаправленная (в потоках талых вод) и горизонтальная (в лимногляциальных образованиях) слоистость. Осадочный материал представлен преимущественно песчаными и глинистыми частицами. Сортировка пород, как правило, относительно плохая, текстура беспорядочная, весьма характерны ленточные глины. Отложения зандровых равнин (наложенные друг на друга конусы

выноса обломочного материала из-под ледников) представлены галечниками, гравийниками, песками, алевритами.

8 . Фации пустынь представлены каменистыми, песчаными, глинистыми породами, имеющими небольшую мощность, но широкое распространение. Важным геологическим агентом является ветер, выдувающий из пород мелкозернистый материал и разносящий его на большие расстояния. Так пыль из современных пустынь Африки переносится сильны-ми пассатными ве-трами на расстояния около 3000 км.

Отложения скалистых и каменистых пустынь образованы обычно неокатанным грубообломочным материалом, не имеющим следов транспортировки, поскольку тонкозернистый материал удаляется при ветровой эрозии. На обломках наблюдается загар пустыни, обычны огранённые ветром камни, образующие пустынные многогранники, на которых иногда наблюдается шагреневая поверхность. Осадки насыщены обломками устойчивых пород. Характерны причудливые формы выветривания.

Отложения песчаных пустынь (эоловые) формируются под действием ветра и представляют собой совокупность осадков, песчаных наносов, насыпей и дюн. Характерны хорошая сортировка, окатанность песчинок, обогащение устойчивыми минералами, косая перекрёстная слоистость, знаки ветровой ряби на поверхности слоёв. Эоловая косая слойчатость обладает меньшим постоя-

нством углов падения, чем водная, что вызвано изменчивостью направления и силы ветров. Дюны сложены пологими косослоистыми сериями мощностью от 1см до 2 м. Особенностью эоловых является наличие матовой поверхности и плотная упаковка зерен.

Отложения глинистых пустынь возникают на пониженных участках, где скапливается вода, и появляются мелкие, быстровысыхающие, водоёмы. При этом формируются такыры, солончаки, соляные блюдца. Наиболее характерными осадками являются параллельнослоистые глинистые и алевритовые илы, переслаивающиеся с гипсоносными и соляными образованиями. Характерны многоугольники высыхания и рассеянные кристаллы соли (глиптоморфозы по каменной соли). Органические остатки в пустынных отложениях весьма редки, но часто встречается пролювий. Нередко между пластами, сложенными пролювием, присутствуют эоловые пески.

8. Фации наземных вулканических отложений нередки в разрезах. Среди них выделяются кислые и основные лавы, туфолавы, игнимбриты (образования пеплово-туфовых лавовых потоков), наиболее распространенные среди вулканогенных пород, вулканические туфы, пеплы, а также серия вулканогенно-осадочных образований – туфопесчаники, туфобрекчии, туфоалевролиты, туфоаргиллиты. Вулканогенно-осадочные отложения весьма широко распространены в современных и древних наземных образованиях.