Алексеев В.И. Конспект лекций по курсу Литология

Подождите немного. Документ загружается.

вниз. Высота конусов составляет несколько сантиметров, ширина основания

1-3 см.

Стилолитовая текстура в сечении, перпендикулярном к напластова-

нию, представлена пилообразными швами, рассекающими породу преиму-

щественно параллельно наслоению. Мелкобугристые выступы высотой до

1 см в песчаниках и кварцитах (сутуры) и более крупные – 50 cм и более

(стилолиты) в карбонатных породах возникают вследствие растворения

под

давлением. Зубчатые швы нередко весьма сближены (на расстояние 1-2 см) и

часто включают пленку труднорастворимого тонкодисперсного обломочного

материала (глины, органического вещества, сульфидов или оксидов железа).

Текстура замещения проявлена в виде узких зон различного цвета и

оттенков, сменяющих друг друга в направлении проникновения минерализо-

ванных растворов. К ней близка морфологически зебровая

текстура (кольца

Лизеганга), – результат ритмично-зонального осаждения в песчаниках и из-

вестняках коллоидного красителя (чаще геля Fe2O3) на фронте межграну-

лярного водного потока. Кольца Лизеганга повторяют форму целика между

трещинами отдельности в породе.

Рис. 10. Абиогенные неслоистые текстуры [25]

а – комковатая, б – взмучивания, в – подводно-оползневая, г – блюдцеобразная, д –

элювиальная, е – скорлуповатая (колломорфная), ж – конкреционная, з – фунтиковая

(«конус в конус»),

л – зебровая (кольца Лизеганга), м —сланцеватая в изоклинальной

складке

Сланцеватая текстура – это текстура ориентировки породообразую-

щих слоистых силикатов: глинистых минералов, гидрослюд, хлорита. Она

отражается в плитчатой отдельности и шелковистом блеске плоскостей слан-

цеватости глинистых и алевритовых пород. Сланцеватость возникает в оса-

дочных породах при боковом давлении и складкообразовании на стадии ме-

тагенеза. Полосчатость – подобие слоистости или неясно проявляющаяся

слоистость. Плойчатость – мелкая складчатость в неметаморфизованных

осадочных породах. Кливаж – способность породы раскалываться на тонкие

пластины, совпадающие

со сланцеватостью или с другим ослабленным на-

правлением в зонах смятия.

Текстуры кровли и подошвы слоя представляют собой отпечатки

различного происхождения на плоскостях напластования пелитовых пород-

матриц и зернистых пород-знаконосителей. К текстурам кровли относят зна-

ки ряби, трещины усыхания, следы размыва, отпечатки капель дождя, града,

пузырьков газа, следы жизнедеятельности

животных и др.

Рис. 11. Текстура подводного оползания в среднезернистом слоистом песчанике. Кавказ

[5]

Знаки ряби представляют собой систему параллельных валиков на по-

верхности осадка, перпендикулярных направлению водного или воздушного

потоков. Они образуются на поверхности песчаных, алевритовых, мергели-

стых и доломитовых осадков. Различают асимметричную рябь течений или

ветра и симметричную рябь волнений. Трещины усыхания образуются в во-

донасыщенном глинистом или карбонатном осадке при его высыхании на

воздухе. Полости трещин шириной от 1-2 мм до нескольких сантиметров и

глубиной до десятков сантиметров, иногда до метра и более, заполнены ино-

родным материалом. В плане трещины образуют полигональную систему и

имеют клиновидный поперечный разрез.

Следы размыва являются важным свидетельством перерыва в осадко-

накоплении. Поверхность размыва обычно неровная, но

сглаженная, ослож-

няется полостями – «карманами» и скоплениями плохо окатанных обломков

породы, слагающее слой. Отпечатки капель дождя и града представляют

собой округлые углубления диаметром до 12-15 мм на поверхности глини-

стых осадков. Сходные образования, но более крупные углубления (до не-

скольких сантиметров) возникают при выделении из осадка пузырьков газа.

Вниз от таких следов

иногда идут каналы, похожие на ходы червей. На верх-

ней поверхности известковых или глинистых слоев встречаются различные

отпечатки органического и неорганического происхождения: следы полза-

ния, лежания и зарывания животных, следы водяных струй и волочения

твердых предметов, слепки кристаллов льда, гипса, галита (глиптоморфозы)

и др.

Текстуры подошвы слоя представлены знаками-слепками –

гиероглифами, образующимися путем заполнения углублений илистого, ре-

же песчаного дна песчаными, алевритовыми, глинистыми или известковыми

отложениями и

последующей их литификации. По генезису углублений раз-

личают гиероглифы механического и биологического происхождения –

соответственно механоглифы и биоглифы. К первым относятся слепки бо-

розд размыва, царапин, волочения, ямок падения и следов внедрения песча-

ного осадка в илистый или, наоборот, внедрения пластичной глины в выше-

лежащие пески, ко вторым – слепки следов жизнедеятельности

донных орга-

низмов.

Слепки борозд размыва представляют собой удлиненные язычковые

валики разной величины, остриями своими направленные против течения

(рис. 12). Образование их связано с донными морскими течениями, вымы-

вавшими бороздки на поверхности глинистого осадка. Следы волочения –

одиночные или групповые валики небольшого размера, образованные в ре-

зультате перемещения течением твердых предметов: стволов

, веток, раковин,

обломков пород, кусков льда и других предметов, прочертивших на глини-

стом осадке бороздку или шрам.

Рис. 12. Слепок следов течения на нижней поверхности песчанистого алевролита.

Карпаты [5].

Следы жизнедеятельности донных организмов представляют собой

валики и бугорки различной формы и размера, иногда сплошь покрывающие

подошву песчаников и алевролитов. Различают следы, оставленные червями,

гастроподами, головоногими и другими беспозвоночными. К биоглифам сле-

дует отнести слепки ног, лап и хвоста птиц, рептилий, млекопитающих и

других наземных животных.

УКЛАДКА МИНЕРАЛОВ В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ

Укладка – это характеристика строения осадочной породы, определяе-

мая степенью сближенности зерен друг к другу. От нее зависят прочность и

пористость осадочной породы.

Различают шесть способов укладки в зависимости от взаимного распо-

ложения изометрических зерен (равновеликих шаров). Наименее плотная ук-

ладка – кубическая, когда центры шаров располагаются в вершинах куба, а

наиболее плотная – ромбоэдрическая, когда центры шаров располагаются в

вершинах ромбоэдра (рис. 13). В первом случае объем элементарной поры

составляет 3,81 R3, а во втором – 1,47 R3 (R – радиус шара).

Способ укладки определяется режимом накопления осадка: при лавин-

ной седиментации укладка наименее плотная (пролювий, турбидиты, туфы),

а при длительном переотложении и колебательных движениях наиболее

плотная (прибрежно-морские, эоловые отложения). В постседиментационные

стадии укладка изменяется, как правило, в сторону уплотнения. Ранняя це-

ментация может надолго сохранить рыхлую упаковку обломков, определяя

повышенную проницаемость

пород для воды, нефти и газа.

Рис. 13. Укладка зерен

а – шесть возможных типов укладки зерен: 1 – наименее плотная кубическая укладка, 2-

– промежуточные типы, 6 – наиболее плотная ромбоэдрическая укладка[18];

6 – крайние значения укладки: 1 – кубическая, 2 – ромбоэдрическая; в – черепитчатая ук-

ладка галек в водном потоке (стрелка – направление течения) (по М.К. Калинко, 1958)

Примеры различной укладки можно увидеть, наблюдая конгломераты.

Гальки в них могут располагаться весьма плотно, по ромбоэдрическому типу,

или быть отдаленными друг от друга. Признаками рыхлой упаковки являют-

ся вертикальное или иное неустойчивое расположение галек, без опоры друг

на друга, и наличие щебня (селевые отложения, пролювий, грубые турбиди-

ты). Перенос путем перекатывания по дну, свойственный горному аллювию и

гальке волноприбойной зоне, предполагает черепитчатое расположение галь-

ки с некоторый перекрытием и общим наклоном против течения.\

ПОРИСТОСТЬ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

В осадочных горных породах вследствие неплотного прилегания ми-

неральных частиц друг к другу существуют многочисленные пустоты –

поры, каверны, каналы, заполненные газами или жидкоcтями (воздухом, во-

дой, углеводородами и т.д.). Характер пустотного пространства определяется

размерами и формой минеральных зерен, составом и типом цемента, наличи-

ем трещин, плоскостей напластования и

другими свойствами породы.

Совокупность пустот называют пористостью породы. Ее характери-

зуют коэффициентом общей пористости, который представляет собой отно-

шение суммарного объема пустот к объему породы, в которой они находятся,

и выражается в долях единицы или процентах:

%100

породы

пор

общ

k =

где k

п.общ

– коэффициент общей пористости, V

пор

– суммарный объем

пор, V

породы

– объем всей породы, включая поры.

Пористость в осадочных породах может достигать очень больших ве-

личин. В идеальной породе, состоящей из сферических зерен равного диа-

метра, пористость в зависимости от способа укладки изменяется от 26 до

47,7 %. В реальной породе угловатые неправильной формы зерна могут ук-

ладываться менее плотно и пористость может превышать

максимальную тео-

ретическую. Однако чаще пористость колеблется в пределах 5-20 %.

Пустоты делят на сверхкапиллярные – размерами более 0,5 мм, ка-

пиллярные – 0,5-0,0002 мм и субкапиллярные – менее 0,0002 мм. В сверхка-

пиллярных пустотах действуют гравитационные силы, в капиллярных порах

ведущее значение имеет капиллярное давление, а в субкапиллярных переме-

щение флюиды подчиняются адсорбционным и другим поверхностно-

молекулярным

силам.

ПРИНЦИПЫ КЛАССИФИКАЦИИ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

Петрографической классификации осадочных пород, основанной на

объективных признаках – минеральном составе и структуре, и подобной той,

что создана для магматических пород, в настоящее время не существует.

Главной причиной этого является полигенетический характер основных со-

ставных частей пород. Например, кальцит – основной компонент известня-

ков, может быть хемогенным, биогенным и обломочным; глинистые минера-

лы могут образоваться путем химического разложения алюмосиликатов, пе-

реотложения продуктов выветривания и механического раздробления мине-

ралов, а обломочные породы объединяют в себе продукты механического

разрушения самых разнородных горных пород и минералов. Стремление

учесть различие в происхождении осадков привели к созданию множества

генетических классификаций, среди которых необходимо отметить предло-

женные В.П

. Батуриным (1932 г.), Л.В. Пустоваловым (1940 г.),

В.И. Лучицким (1949 г.), У.Х. Твенхофелом (1950 г.), Г.И. Теодоровичем

(1958 г.), Н.М. Страховым (1960 г.), М.С. Швецовым (1958 г.), Р.Л. Фолком

(1974 г.), С.В. Тихомировым (1978 г.), Ф.Дж. Петтиджоном (1981 г.). Попыт-

ки создания структурно-вещественной классификации [22] пока не нашли

широкого признания.

Наиболее рациональную петрографическую классификацию осадочных

пород, сочетающую минералогические, структурно-текстурные и генетиче-

ские признаки, предложил Н.В. Логвиненко, выделивший десять групп: 1)

обломочные, 2) глинистые, 3) карбонатные 4) кремнистые, 5) соли, 6) глино-

земистые, 7) железистые, 8) марганцевые, 9) фосфатные и 10) каустобиолиты

[13]. В данном пособии рассматриваются породы первых четырех групп, иг-

рающие в составе стратисферы главную роль. Отдельно рассмотрены

вулка-

ногенно-осадочные породы, входящие в группу обломочных.

Осадочные породы могут состоять из нескольких составных частей.

Для отнесения породы к той или другой группе используют количественные

соотношения между этими частями. Например, обломочные породы состоят

на 50 % и более из обломочного материала, к глинистым относят породы, со-

стоящие на 50 % и более из глинистых

минералов и пелитовой части, и т.д.

Близкие по составу породы могут оказаться в различных классах. Например,

известковые алевролиты и известняки с алевритовой примесью или опоки и

песчаники с опаловым цементом и т.п. В тех случаях, когда породу состав-

ляют два компонента, присутствующие примерно в равных количествах,

применяют двойное название, например, известково-алевритовая порода,

песчано-кремнистая порода и т.п. При наличии в породе трех существенных

компонентов в название включаются все три. Например, порода, состоящая

из мелкого песка, кальцита и глины, называется песчаником мелкозернистым

глинисто-известковым (количественно преобладающий компонент распола-

гается в названии последним).

НОРМАЛЬНО-ОБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ

Обломочные породы – одна из основных групп осадочных образова-

ний, составляющая до 20 % объема осадочной оболочки Земли. Они сложены

более чем наполовину аллотигенными компонентами и по происхождению

вещества делятся на вулканогенно-осадочные и нормальные, а нормальные

обломочные – на терригенные (континентальные) и эдафогенные (океаниче-

ские). В данном пособии рассматриваются в основном терригенные породы.

Вулканогенно-осадочные

В основу классификации обломочных пород положены их структура

(размер и форма частиц), наличие цемента и минеральный состав. В литоло-

гии широко используют десятичную схему классификации, предложенную

Российским государственный университет нефти и газа им. И. М. Губкина и

предусматривающую выделение грубообломочных, песчаных, алевритовых и

пелитовых пород. В каждой структурной

подгруппе выделяют породы рых-

лые (табл. 5) и сцементированные (табл. 6).

Составными частями грубообломочных пород являются обломки гор-

ных пород различного минерального состава и генезиса – магматических, ме-

таморфических и осадочных. Более мелкозернистые породы сложены облом-

ками минералов.

По минеральному составу различают мономиктовые, олигомиктовые и

полимиктовые терригенные породы. К мономиктовым относят образования,

сложенные более, чем на 95 %, каким-либо одним минералом. В олигомикто-

вых породах преобладающий минерал должен составлять 80-95 % объема.

Породы, в составе которых ни один из минералов не достигает

80 % объема,

называют полимиктовыми. Возникшие при механическом выветривании об-

ломки минералов и пород в процессе перемещения по поверхности суши или

дну водоема ударяются друг о друга и о породы субстрата, окатываются,

шлифуются и уменьшаются в размере. Наиболее подвержены таким измене-

ниям крупные обломки, а алевритовые и пелитовые частицы даже при дли-

тельном переносе часто сохраняют свою первоначальную форму, мигрируя

преимущественно во взвешенном состоянии. Поэтому для грубообломочных

пород предусмотрено деление по признаку окатанности зерен.

ГРУБООБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ

Грубообломочные породы, – псефиты, составляют небольшую часть

(десятые доли процента) стратисферы. Наибольшую роль они играют в со-

ставе осадочно-вулканогенных, молассовых и ледниковых формаций. В дру-

гих толщах их можно встретить в виде отдельных пачек, слоев и линз.

Псефиты представляют собой начальные продукты разрушения древних по-

род. Их образованием открывается история

дифференциации осадочного ве-

щества по размеру обломков, начиная от глыбовых брекчий вплоть до самых

тонкозернистых осадков. В связи с этим обломки представлены преимущест-

венно минеральными сростками – горными породами. Структуры грубооб-

ломочных пород псефитовые и псаммо-псефитовые. Цемент может быть из-

вестковым, кремнистым, железистым, фосфатным, глинистым, песчаным.

Текстуры неслоистые или грубослоистые,

часто косо- и диагонально-

слоистые.

Грубообломочные породы встречаются в толщах самого различного

возраста. Они образуются на берегах морей и озер и вблизи горных сооруже-

ний во время их интенсивного поднятия. Изучение грубообломочных пород

имеет большое значение при палеогеографических реконструкциях.

Глыбовые породы встречаются только в горных районах. Они возника-

ют в результате

крупных наземных и подземных обвалов и оползней, в связи

с тектоническими подвижками и землетрясениями.

Валунные породы состоят из крупных обломков (100-1000 мм), слабо

сцементированных песчано-глинистым и сингенетическим материалом. Их

образование связано с деятельностью ледников, горных рек, селевых пото-

ков. Мощность валунных отложений составляет обычно первые метры.

Таблица 5

Классификация рыхлых обломочных пород [19]

Группа пород

Размер облом-

ков,

мм

Рыхлые породы

Название

обломков

Окатанные об-

ломки

Угловатые обломки

Грубообломочные

(псефиты)

>1000

Глыба

Скопление глыбо-

вых валунов

Скопление глыб

100—1000

Валун:

Валунник:

Неокатанный ва-

лунник:

500—1000 крупный крупный крупный

250—500 средний средний средний

100—250 мелкий мелкий мелкий

10—100

Галька

Галечник: Щебенка:

(щебень):

50—100 крупная крупный крупная

25—50 средняя средний средняя

10—25 мелкая мелкий мелкая

1—10

Гравий

Гравийник: Дресвяник:

(дресва):

5—10 крупный крупный крупный

2,5-5 средний средний средний

1—2,5 мелкий мелкий мелкий

Песчаные (псамми-

ты)

0,1—1

Песок:

0,5—1 крупный крупнозернистый

0,25—0,5 средний среднезернистый

0,1—0,25 мелкий мелкозернистый

Алевритовые (алев-

риты)

0,01—0,1

Алеврит:

0,05—0,1 крупный крупнозернистый

0,025-0,05 средний среднезернистый

0,01—0,025 мелкий мелкозернистый

Пелитовые (пелиты)

<0,01

Пелит

Глина

Примечание: без скобок даны названия окатанных обломков, в скобках – угловатых.

Галечные и щебеночные породы сложены обломками размером 10-

100 мм, составляющими более 25 %. Щебеночные породы сложены остро-

угольными, несортированными по размеру обломками, а галечные –

сортированными и окатанными обломками шаровидной, эллипсоидальной

или чечевицеобразной формы. Такое различие отражает образование щебе-

ночных пород в непосредственной близости к источникам разрушения, на

склонах, берегах озер и морей. Галечные породы образуются из щебеночных

или мелковалунных отложений вследствие механической обработки облом-

ков в процессе транспортировки.

Щебеночные породы – щебенка и брекчия, отличаются друг от друга

соответственно отсутствием и наличием цемента. Они сложены продуктами

наземных и подводных обвалов, оползней, осыпей, селевых и донных пото-

ков, прибоя,

карстообразования, выветривания и деятельности ледников.

Сортировка материала практически не проявлена: в их состав входят частицы

самого различного размера – от неокатанных глыб до мелкого щебня, дресвы

Таблица 6

Классификация сцементированных обломочных пород [19]

Сцементированные породы

Группа пород

Размер облом-

ков,

мм

Название

обломков

Окатанные облом-

ки

Угловатые обломки

Грубообло-

мочные (псе-

фиты)

>1000

Глыба

Глыбовый конг-

ломерат

Глыбовая брекчия

100—1000

Валун:

Валунный конг-

ломерат:

Валунная брекчия:

500—1000 крупный крупновалунный крупновалунная

250—500 средний средневалунный средневалунная

100—250 мелкий мелковалунный мелковалунная

10—100

Галька

Конгломерат: Брекчия:

(щебень):

50—100 крупная крупногалечный крупнощебеночная

25—50 средняя среднегалечный среднещебеночная

10—25 мелкая мелкогалечный мелкощебеночная

1—10

Гравий

Гравелит: Дресвит:

(дресва):

5—10 крупный

крупнообломоч-

ный

крупнообломочный

2,5-5 средний среднеобломочный среднеобломочный

1—2,5 мелкий мелкообломочный мелкообломочный

Песчаные

(псаммиты)

0,1—1

Песок:

Песчаник:

0,5—1 крупный крупнозернистый

0,25—0,5 средний среднезернистый

0,1—0,25 мелкий мелкозернистый

Алевритовые

(алевриты)

0,01—0,1

Алеврит:

Алевролит:

0,05—0,1 крупный крупнозернистый

0,025-0,05 средний среднезернистый

0,01—0,025 мелкий мелкозернистый

Пелитовые

(пелиты)

<0,01

Пелит

Аргиллит

Примечание: без скобок даны названия окатанных обломков, в скобках – угловатых.

и песчано-глинистого материала. Последний часто цементирует континен-

тальные брекчии, морские же осадки содержат цементирующие кальцит, до-

ломит, халцедон, опал. Щебеночные породы имеют ограниченное распро-

странение и небольшую мощность отложений.

Галечные породы – галечник и конгломерат отличаются по наличию в

их составе цемента. Этот тип пользуется наибольшим распространением сре-

ди грубообломочных пород

. Гальки представлены магматическими, мета-

морфическими и осадочными породами, преимущественно прочных, мелко-

зернистых (эффузивов, тонких сланцев и кварцитов, алевролитов, яшм), а

также жильным кварцем. Наряду с галькой встречаются обломки более круп-

ного и более мелкого размера. Важным типом галечных пород являются

конгломерато-брекчии (конглобрекчии). Они образуются при одновременном

накапливании округлых и

угловатых обломков, имеющих разное происхож-

дение и состав, или представляют собой продукт промежуточной стадии ока-

тывания обломков. Более широко распространены конглобрекчии второго

типа, образование которых обычно обусловлено существенным различием в

физических свойствах обломков пород: более мягкие и менее прочные ока-

тываются быстро, а крепкие за тот же промежуток времени не изменяются и

остаются угловатыми. Цементом в конгломератах обычно служит песчано-

глинистый, известково-глинистый, карбонатный или кремнистый материал

(рис. 13).

Дресвяные и гравийные породы сложены обломками различных пород,

реже – минералов с преобладающим размером 1-10 мм. Дресвяные породы

состоят преимущественно из остроугольных обломков, а гравийные – из ока-

танных. Различают рыхлые отложения – дресвяники и сцементированные –

дресвиты. Эти породы ассоциируют с щебеночными, располагаясь дальше

от области сноса. Цементом в дресвитах обычно служит несортированный

песчано-глинистый материал. Гравийные породы делят на гравийники –

несцементированные осадочные образования и гравелиты –

сцементированные песчано-глинистым, карбонатно-глинистым и карбонат-

ным материалом. Они ассоциируют с галечниками и конгломератами. Дрес-

вяные и гравийные породы

распространены ограниченно и имеют неболь-

шую мощность – первые дециметры и метры.

Песчаные породы, – псаммиты, относятся к наиболее распространен-

ным обломочным образованиям, слагая вместе с алевритовыми породами

многокилометровые толщи. Они состоят на 50 % и более из частиц размером

0,1-1,0 мм и подразделяются на крупно-, средне- и мелкозернистые (табл. 5,

6). Рыхлые образования называют песками,

а сцементированные –

песчаниками. Форма обломков может быть самая различная – от остро-

угольной до сферической.