Бергер М.Г. Терригенная минералогия

Подождите немного. Документ загружается.

Продолжение та б л. 54

Оценка

Группа

Пределы

значений

Характерные минералы

(и вычисленные значения

Ряд относи-

тельной

миграционной

способности

минералов,

по A. A. Ky-

харенко

Хромит (148,3)

Хромшпи-

нелиды

Ильменит

Гематит

Лейкоксен

Весьма

0120

Осмистый

высокая иридий

Топаз (169,6) Топаз Топаз (169,6)

Рутил

Циркон (175,5) Турмалин

Кваоц (227,0) Платина

Турмалин (237,9) Циркон

Корунд (263,5) Корунд

Муассанит (407,2)

Алмаз (до 1580,9) Алмаз

ровку в сростках с кварцем и другими минералами) и весьма

высокой, едва ли не самой высокой, из всех минералов MC пла-

тины. Ряд относительной MC минералов, построенный по вы-

численным для каждого TM значениям Кшр, гораздо ближе

соответствует природным данным.

При определении миграционной способности TM, как извест-

но,

не учитываются ни геологическое время (продолжительность

миграции), ни число циклов перемыва и переотложения обло-

мочного материала. Оба эти показателя принимаются практи-

чески неограниченными, в общем случае всегда достаточными

для достижения каждым TM (по крайней мере, частью его зе-

рен, присутствовавших в породах источника сноса) максималь-

ного удаления от коренного источника, столь большого, на-

сколько позволяют это физико-механическая, химическая и гид-

роаэродинамическая устойчивость минералов, т. е. их сопро-

тивляемость различным воздействиям, направленным на пере-

мещение и разрушение минералов. С учетом этого и известных

природных механизмов, и условий транспортировки (характер

которых также никак не ограничивается при определении MC

минералов), можно отметить, что из трех отмеченных седимен-

тогенических свойств TM наибольшее влияние на величину MC

минералов в большинстве случаев оказывает их физико-меха-

ническая и химическая устойчивость, а гидроаэродинамическая

устойчивость на минералы с 1-й по 10-ю подгруппу (см.

табл. 52) намного меньше воздействует на их MC Так, MC

терригенных минералов 8-й, 9-й и 10-й подгрупп гидроаэродина-

мической устойчивости (циркон, рутил, монацит и др.) является

исключительно высокой, иногда — практически неограниченной,

если только физико-механическая и особенно химическая устой-

чивость минералов достаточно высоки.

Учитывая сказанное, можно предложить иную эмпирическую

формулу для определения величины коэффициента MC

(Kzmp)

TM:

= \0-

ch{w)

\ (2)

Построенный по вычисленным значениям

Кътр

РЯД относи-

тельной миграционной способности TM (табл. 55) лишь в от-

дельных деталях отличается от ряда, построенного по Кшр

(см. табл. 54) и также (главным образом, за исключением дан-

ных по платине, золоту и ильмениту) достаточно близок к ряду

относительной MC минералов, по А. А. Кухаренко (см. табл. 55).

С учетом существенно возрастающего влияния на MC мине-

ралов величины плотности наиболее тяжелых минералов (осо-

бенно при 6^7 г/см

) для минералов при б<7 MC предпочти-

тельнее определять по формуле (2) или в удовлетворительной

степени по формуле (1) и (2), а для TM с 6^7 более удобно

пользоваться формулой (1).

Для условий слабого проявления процессов химического вы-

ветривания наиболее точному определению относительной ве-

личины MC минералов, возможно, соответствуют формулы**:

=10r'>SV»chiw)h

p/6

или

W=10-

-S

1/2

(«,)WS

1/2

А для условий крайне слабого проявления процессов хими-

ческого выветривания и тем более практически полного его от-

сутствия в данных целях, возможно, вполне удовлетворитель-

ным является коэффициент

Ksmp — hcplS

(или его модификация

K'sm

= H/d) или же близкий к нему коэффициент

Кьтр — Ь,

СР

1Ь

(или его модификация

'бт

Н/Ь

1/2

Обратная коэффициенту

К'ътр

величина б/Я («коэффициент

псефичности»), как и отношение б/Л

ср

по физическому и геоло-

гическому смыслу может характеризовать неперемещаемость

(степень неперемещаемости) минералов.

В целях количественного выражения величины миграцион-

ной способности и других седименто- и литогенических свойств

TM можно использовать также подход, принципиально анало-

гичный подходу В. Н. Шванова, который выражал химическую

и физико-механическую (абразивную) устойчивость TM в ус-

ловных единицах, численные значения которых принимались

соответствующими номеру (месту) каждого минерала в рядах

возрастающей химической и физико-механической устойчиво-

сти минералов, по А. А. Кухаренко. А. В. Еремин аналогично

определял величины так называемых «бронов» («баллов ряда

относительной неустойчивости минералов»).

Если номерам выделенных выше 13 подгрупп химической

устойчивости TM (см. табл. 36 и 37), 14 подгрупп физико-ме-

См. формулу (1).

Пояснение см. в формуле (1).

Шкала относительной миграционной способности терригенных минералов

по величине /С

щр

Оценка

Груп-

па

Пределы

значений

2тр

Характерные минералы

(и их вычисленные значения

2тр)

Ряд относительной

MC минералов,

по А. А. Кухаренко

Весьма

низкая

<30

Киноварь (0,3)

Галенит (0,3)

Эгирин (4,3)

Пирит (5,8)

Золото (7,0)

Платина (7,9)

Киноварь

Арсенопирит

Вольфрамит

Пирит

Низкая

30—60

Флюорит (30,4)

Шеелит (32,6)

Барит (37,2)

Ильменит (43,8)

Колумбит (54,8)

Шеелит

Оливин

Авгит

Гиперстен

Барит

Гроссуляр-андра-

дит

Флюорит

Роговая обманка

Диопсид

Колумбит

Актинолит

Средняя

III

60—120

Вольфрамит (60,2)-

Апатит (65,4)

Магнетит (72,2)

Монацит (85,2)

Гематит (87,7)

Ксенотим (93,9)

Титанит (il01,6)

Эпидот

Магнетит

Апатит

Титанит

Высокая

120—240

Кианит (122,2)

Касситерит (167,2)

Ортоклаз (174,0)

Альмандин (Ш6,9)

Лимонит (235,1)

Альмандин

Ставролит

Анатаз

Монацит

Кианит

Касситерит

Андалузит

Золото

Лимонит

Продолжение табл. 55

Оценка

Груп-

Пределы

значений

Характерные минералы

(и их вычисленные значения

2тр)

Ряд относительной

MC минералов, по

А. А. Кухаренко

па

2тр

Весьма

высокая

>240

Топаз (321,8)

Хромшпинелиды (346,1)

Хромшпинелиды

Ильменит

Гематит

Лейкоксен

Осмистый иридий

Топаз

Кварц (369,5)

Циркон (380,4)

Рутил

Турмалин

Турмалин (412,6)

Корунд (527,0)

Платина

Циркон

Корунд

Муассанит (728,4)

Алмаз (до 2957,5)

Алмаз

ханической устойчивости (см. табл. 44) и 11 подгрупп гидро-

аэродинамической устойчивости (см. табл. 52) придать значе-

ние баллов устойчивости минералов (сокращенно «бум», услов-

ное обозначение В), то, с учетом изложенного выше, можно

предложить следующую формулу для вычисления ориентиро-

вочной величины баллов миграционной способности TM:

где В

тр

— балл миграционной способности TM, B

h — балл хи-

мической устойчивости TM, Врн — балл физико-механической

устойчивости TM, Bhd — балл гидроаэродинамической устойчи-

вости TM. При этом, учитывая, что многие TM могут принадле-

жать не одной подгруппе и даже не одной группе устойчивости

(например, химической), а могут относиться к ряду подгрупп,

в качестве балла определенного типа устойчивости (химической,

физико-механической или гидроаэродинамической) одного ми-

нерала при вычислении величины В

тр

прежде всего необходи-

мо рассматривать одно значение (наиболее типичное, среднее).

Например, в соответствии с приведенными выше данными, балл

химической устойчивости кварца B

h(Q) = 12, балл физико-ме-

ханической устойчивости Bph(Q) =9, а балл его гидроаэродина-

мической устойчивости Bhd(Q) = l. Соответственно определенный

по формуле (3) балл миграционной способности этого минера-

ла В

тр

(Q) = 108,0. Впрочем, учет возможных крайних значений

баллов устойчивости минералов также существен при характе-

ристике TM и при вычислении величины баллов их миграцион-

ной способности.

В соответствии с изложенным (при анализе выражений для

определения коэффициентов миграционной способности TM),

(3)

для группы наиболее тяжелых («сверхтяжелых») TM с высшим

баллом гидроаэродинамической устойчивости B^=H балл MC

может определяться по несколько иной формуле

В\т

=——^ B

-\Qr\ (4)

Для условий слабого проявления процессов химического вы-

ветривания и тем более практически полного его отсутствия

определение баллов MC минералов может проводиться по иным

шкалам, в основе которых лежат вычисленные значения вели-

чин соответственно:

2mp

1/2

k/B^

3mp

= B

IB^

hd,

а для наиболее тяжелых TM (с 6^7), соответственно В

4т

р=

.\0-" и в

5тР

= в

рН

-ю-

В качестве основного показателя MC терригенных минера-

лов ниже рассматривается коэффициент

Кшр,

определяемый по

формуле (1). Соответственно также основной рассматривается

шкала относительной MC терригенных минералов, построенная

на значениях данного показателя (см. табл. 54). Другие вве-

денные выше показатели MC рассматриваются как дополнитель-

ные.

Важнейшим из них является балл миграционной способ-

ности

{В

тр

)

TM, определяемый по формуле (3). На основе уче-

та значений данного показателя может быть предложена сле-

дующая дополнительная шкала относительной MC терригенных

минералов (табл. 56). Следует признать, однако, что соответ-

ствие между группами TM, выделенными на основе различных

показателей MC, не является полным, абсолютным. Тем не ме-

нее высокая степень соответствия между последовательностями

(рядами) относительной MC минералов, построенными по вве-

денным показателям, и наблюдаемыми в природе соотношения-

ми величин MC различных минералов указывает на достаточ-

ную удовлетворительность и эффективность предложенных по-

казателей MC

Исключительно большое значение имеют оценка абсолютной

величины MC терригенных минералов (в километрах) и по-

строение соответствующей шкалы. В качестве такой шкалы

можно предложить следующую (табл. 57). Миграционная спо-

собность TM оценивается для условий транспортировки мине-

ралов в свободном состоянии. Необходимо отметить, что полу-

чение точной обобщенной количественной оценки максимально

возможной дальности миграции TM от их коренных источников

осложняется тем, что TM при процессах выветривания исход-

ных (материнских) пород и при транспортировке не сразу пол-

ностью высвобождаются от своих парагенетических спутников,

а нередко длительное время и значительное расстояние мигри-

руют в составе обломков исходных пород или в виде сростков

с другими минералами. Естественно, что такие терригенные ком-

поненты (обломки пород, сростки) обладают свойствами (в ча-

стности, миграционной способностью), в той или иной мере от-

Дополнительная шкала относительной миграционной способности

терригенных минералов (по величине В

тр

)

Оценка Группа

Пределы

значений

тр

Минералы (и их вычисленные значения

тр)

Весьма

низкая

I .

Молибденит (0,7—1,3), висмутин

(1,2), халькопирит (1,8), киноварь

(1,8) бастнезит

(il,6—2,0),

микролит

(1,8—2,4), галенит (1,8—2,7), пари-

зит (2,1), пирохлор (2,5)

Низкая

II 5—10

Пирит (5,7), шеелит (5,4—7,2), ги-

перстен (7), фергусонит (max 7,2),

хромдиопсид (7—8), оливин (7,1—8),

энстатит (8,1), актинолит (8,1)

Средняя

III

10—20

Эвксенит (7—11), авгит (10,5), диоп-

сид (12), перовскит (11,3—15,9), ро-

говая обманка (12,1), эпидот (16—

20)

Высокая

20—35

Пироп (около 20) (18,4—22,0), аль-

мандин (22,3—23,8), бадделеит (30)

Весьма

высокая

>35

Ставролит (36,7), рутил (36,8—41,3),

циркон (39), хромит (40), корунд

(50,9), силлиманит (52), шпинель

(53,6), турмалин (83), муассанит

(90,2), кварц (108)

личными от свойств входящих в их состав отдельных минера-

лов.

Зрелость терригенно-минералогических ассоциаций

Содержание понятия зрелость (зрелость отложений, зрелость

обломочного вещества (TM ассоциаций) и т. п.), а также ряда

связанных с ним понятий всем представляется очевидным. Ве-

роятно, поэтому в литературе почти не встречаются их опреде-

ления. По Ф. Петтиджону [10], зрелость кластических осадков'

определяется степенью их приближения к конечному продукту

тех породообразующих процессов, которым они подвергаются.

Целесообразно выделять различные типы зрелости обломоч-

ного вещества (рис. 8).

Необходимо отметить, что речь идет именно о зрелости, а

не об однородности минерального состава обломочного веще-

ства в химическом, гидравлическом или ином отношении. Соот-

ветственно, например, гидроаэродинамически наиболее зрелым

должно считаться обломочное вещество не однородное по гид-

Шкала миграционной способности терригенных минералов

Оценка

Группа

Максимальное

удаление

минерала от

коренного

источника,

Минералы

Весьма

<5 Висмутин, бастнезит, паризит, эши-

низкая нит-приорит, гатчеттолит, киноварь

(^2) *, микролит, пирохлор, воль-

фрамит, колумбит (^2,5), танталит

(до 5) **

Низкая II

5—20

Касситерит (3—6)***, платина (4—

8)****,

золото (8—,10)****, самар-

скит, фергусонит, эвксенит (до 20)

Средняя III

20—100 Касситерит, пироп, лопарит (?)

Высокая

100—300

Нефрит (150—200), лопарит (200—

250)

Весьма

. V

>300

Ставролит, рутил, циркон, хромит,

высокая корунд, силлиманит, турмалин, кварц

* Дальность транспортировки [14].

** Имеются данные, свидетельствующие об иных величинах возможного макси-

мального удаления колумбита и танталита от коренных источников, об иных, диамет-

рально противоположных соотношениях MC этих минералов. Это относится к микроли-

ту и пирохлору [14], а также ряду других минералов.

*** Эти значения занижены.

**** Без учета косовых россыпей.

равлической крупности слагающих его зерен (принадлежащих

одному узкому гидравлическому классу), но в наибольшей сте-

пени отмытое от зерен TM, обладающих относительно низкой

гидроаэродинамической устойчивостью.

Первый показатель гидроаэродинамической зрелости (Mhd)

общей TMA тех или иных отложений, включающей TM и лег-

кой, и тяжелой фракций, — суммарное (по массе) процентное

содержание в отложениях TM тяжелой фракции. Подчеркнем:

именно терригенных минералов (а не тяжелой фракции вооб-

ще),

поскольку в составе тяжелой фракции часто в значитель-

ном количестве присутствуют и аутигенные минералы, сущест-

венно увеличивающие процентное содержание тяжелой фрак-

ции.

В качестве второго (высшего) показателя гидроаэродинами-

ческой зрелости (M'hd) общей TMA отложений и показателя

гидроаэродинамической зрелости TMA тяжелой фракции отло-

жений можно принять суммарное процентное содержание в тя-

желой фракции терригенных минералов, обладающих высокой и

весьма высокой гидроаэродинамической устойчивостью

(табл. 52), таких, как циркон, рутил, монацит, хромит,, магне-

Рис. 8.

Классификация типов

зрелости обломочного

вещества

тит, ильменит, касситерит, колумбит и др. (По другому вари-

анту методики проведения количественного минералогического

анализа терригенных компонентов и определения величины дан-

ного и других показателей зрелости TMA при подсчете учиты-

ваются только прозрачные неслюдистые TM.)

Исследование разнообразных отложений, прежде всего со-

временных осадков различного генезиса, показывает, что, начи-

ная с относительно небольших (обычно около 1—3 %, иногда

0,6—5,0 %) значений

Мы,

между величинами Мы и

M'на

су-

ществует прямая зависимость. Содержание тяжелой фракции

(Mhd),

фиксирующее начало существенной трансформации,

«созревания» TMA тяжелой фракции в гидроаэродинамиче-

ском отношении (что выражается прежде всего в повы-

шении величины

M'hd),

определяется исходным содержани-

ем и составом тяжелой фракции коренных пород источ-

ников сноса, развитых по ним кор выветривания и промежуточ-

ных (вторичных) коллекторов. При этом, чем более зрелым яв-

ляется исходный состав материала, поступающего в зону осад-

конакопления, тем большие усилия требуются для дальнейшего

повышения зрелости TMA и тем позднее начинается ощутимая

перестройка ее состава, направленная на дальнейшее повыше-

ние гидроаэродинамической зрелости TMA тяжелой фракции,

чтобы проиллюстрировать это положение, воспользуемся вновь

данными Дж. Мартенса по минеральному составу современных

прибрежно-морских отложений Восточного побережья Флориды

(см.

табл. 2; рис. 9). В соответствии с установленным этим ис-

следователем составом TMA тяжелой фракции, в качестве по-

казателя M'hd в данном случае естественно рассматривать сум-

марное процентное содержание ильменита, циркона, рутила и

монацита

(J+Z-\-R-\-Mnz).

148

В качестве показате-

лей гидроаэродинамиче-

ской зрелости

TMA

могут

использоваться (отчасти

уже используются)

раз-

личные

TMK —

отноше-

ния между

TM или

груп-

пами

TM с

разной гидро-

аэродинамической устой-

чивостью, прежде всего

отношение суммарного

по

массе, объемного

или

знакового содержания

гидроаэродинамически

наиболее устойчивых

(с 6>4,0), Т.

е.

величины

M'hd,

соответствующе-

му суммарному содержа-

нию гидроаэродинамиче-

ски наименее устойчивых

ис- 9.

Зависимость между показателями

TM тяжелой фракции (с

гидроаэродинамической зрелости современ-

л_о

сзс . о с\ гт °

ных

прибрежно-морских отложений восточ-

о — г,оо—OyO). Последний

ного

побережья Флориды (вычислено

по

ИЗ

этих коэффициентов

данным минералогических анализов

Дж.

является одновременно

Мартенса)

основным (обобщенным)

фациально-динамическим

ТМК.

Принципиально близкий харак-

тер имеют

ТМК,

известные

под

названиями коэффициента гра-

витации

(Kr) или

коэффициента гравитационного накопления

(КГН).

При

этом, наряду

аддитивной формой данного пока-

зателя фациально-динамических условий осадконакопления

гидроаэродинамической зрелости накопившихся

этих усло-

виях

ТМА,

может использоваться увеличивающая контрастность

получаемых результатов мультипликативная форма, представ-

ляющая собой отношение произведений содержаний гидроаэро-

динамически наиболее устойчивых

TM к

произведениям содер-

жаний гидроаэродинамически наименее устойчивых

тяжелой

фракции. Очевидно,

что,

наряду

аддитивными

ТМК, в

терри-

генной минералогии должны найти применение

разнообраз-

ные мультипликативные

TMK по

типу соответствующих коэф-

фициентов, широко используемых

поисковой геохимии.

Непосредственно сопоставлять между собой

по

любому

из

отмеченных

многих других

показателей- зрелости можно

только такие отложения, которые сформировались

при

равных

условиях (включая условия

диа- и

катагенеза), прежде всего

за счет одних

и тех же по

составу источников сноса

только

том

случае, если идентичны методики количественного мине-

ралогического анализа терригенных компонентов

определения

величины показателей зрелости

ТМА.

Впрочем,

как

было пока-

зано ранее [1], вполне возможен подбор таких TM показателей

(прежде всего ТМК, но не только TMK), которые позволили

бы в значительной мере исключить влияние на их величину

некоторых различий в условиях формирования отложений и

сделали бы возможным сопоставление отложений с различны-

ми (или неустановленными) условиями формирования и постсе-

диментационного изменения.

В целях количественной оценки химической (химико-мине-

ралогической) зрелости обломочного вещества, как указывает

Р.

К. Селли [12], можно ввести показатель химической зрело-

сти (Mc), который будет варьировать от 0 в осадке, не содер-

жащем химически устойчивых зерен, до 100 в осадке, где все

зерна представлены химически устойчивыми минералами, т. е.

Mc=\00G

/(Gs-\-G

), где M

— показатель химической зрелости,

— объем химически устойчивых зерен, G

— объем химиче-

ски неустойчивых зерен.

Химическую зрелость минерального состава обломочного ве-

щества целесообразно рассматривать раздельно — для TMA лег-

кой и тяжелой фракции отложений.

В качестве первого TM показателя химической (химико-ми-

нералогической) зрелости TMA тяжелой фракции отложений

(Mch(H) можно рассматривать суммарное процентное содержа-

ние в составе терригенных компонентов тяжелой фракции ми-

нералов, обладающих высокой и весьма высокой химической

устойчивостью (см. табл. 36 и 37) — циркона, рутила, хромита

(хромшпинелидов), лейкоксена, монацита, турмалина, кианита,

ставролита, силлиманита, бадделеита, шпинели (алюмошпине-

лей),

анатаза, брукита (если они терригенные) и др. Аналогич-

ный показатель (М

н(Ь)), дающий общее процентное содержа-

ние кварца, обломков халцедона и других легких TM с высокой

и весьма высокой химической устойчивостью (полевые шпаты,

некоторые из которых иногда считаются высокоустойчивыми,

исключаются), может быть использован в качестве первого TM

показателя химической (химико-минералогической) зрелости

TMA

легкой фракции отложений.

Как второй (высший) TM показатель химической (химико-

минералогической) зрелости — показатель высшей химической

зрелости TMA тяжелой фракции (М'

н(Н)) можно использовать

суммарное процентное содержание в составе терригенных ком-

понентов тяжелой фракции химически самых устойчивых TM —

циркона, турмалина и рутила. Этот показатель был введен в

1960 г. Дж. Хьюбертом и широко известен как

ZTR-шлекс

Дж. Хьюберта. Аналогичным показателем для легкой фракции

(M'ch(L)) удобно считать процентное содержание в ней кварца.

Последний показатель может рассматриваться и в качестве

показателя физико-механической зрелости TMA легкой фрак-

ции отложений (Mph(L)). С учетом этого совпадения данному

показателю можно присвоить и более общее обозначение

h,ph(L).

Как показатель физико-механической зрелости