Бергер М.Г. Терригенная минералогия

Подождите немного. Документ загружается.

оснований полагать, что эти и другие весьма различные по гео-

графическому распространению, возрасту и генезису отложения

связаны с тремя различными источниками сноса, каждый из

которых поставлял в зону осадконакопления минералы, обла-

дающие близкой по величине плотностью. Такое предположе-

ние представляется малоправдоподобным. Более вероятно, что

в каждом из этих случаев мы имеем дело с результатами обыч-

ной гидроаэродинамической минералогической дифференциации

(сепарации) обломочного вещества, законы которой, естествен-

но,

являются общими для различных районов и геологических

эпох.

Автором проведена оценка корреляционных связей между

различными TM современных отложений береговой зоны Во-

сточной Флориды по результатам минералогических анализов

Дж. Мартенса (табл. 2).

На основании полученных данных (табл. 3) в составе TMA

отложений береговой зоны Восточной Флориды выделяются сле-

дующие группы TM.

Ильменит (самостоятельно или совместно с лейкоксеном),

циркон, рутил, монацит. Между этими минералами существует

положительная корреляционная связь. К этой группе тяготеет

и гранат, обнаруживающий положительную корреляционную

связь с рутилом.

Эпидот, силлиманит, роговая обманка, турмалин. Эти ми-

нералы, как правило, связаны между собой положительной кор-

реляционной связью (за исключением роговой обманки и тур-

малина, между которыми значимая корреляционная связь от-

сутствует). К этой группе тяготеют кианит, обнаруживающий

положительную корреляционную связь с эпидотом, и ставролит,

обнаруживающий положительную корреляционную связь с тур-

малином.

Минералы этих двух групп являются антагонистами — меж-

ду ними существует устойчивая отрицательная корреляцион-

ная связь.

Гранат и ставролит, связанные сильной положительной

корреляционной связью и обнаруживающие в большинстве слу-

чаев независимость от минералов первых двух групп, за исклю-

чением отмеченных выше положительных связей граната с ру-

тилом и ставролита с турмалином, а также отрицательных свя-

зей граната с роговой обманкой и ставролита с цирконом и мо-

нацитом.

Отмеченные корреляционные связи между TM объясняются

величиной гидромеханической устойчивости каждого из минера-

лов и спецификой условий седиментогенеза, существовавших

при их накоплении. В условиях повышенной динамической ак-

тивности среды осадконакопления в осадках береговой ;юны

концентрируются преимущественно гидромеханически наиболее

устойчивые минералы первой группы, обладающие сравнитель-

но высокой, максимальной для данного набора минералов плот-

Содержание наиболее распространенных терригенных минералов

тяжелой фракции прибрежных песков Восточной Флориды,

По

Дж.

Мартенсу (фракция

<0,5 мм, % от

числа зерен)

Номер обр.

Ильменит

Циркон

Рутил

Эпидот

Ставролит

Силлиманит

Роговая

обманка

Турмалин

Кианит

Гранат

Монацит

Содержание

тяжелой

•>

фракции {%)

4 6 34

1 1

0,55

3 27 1

•6

4,6

24 3

6 12

0,94

1,9

11 26 3

0,75

1 1

0,62

16 39 19

0,05

6 5

0,71

2 1

0,29

0,37

0,36

41 7

4 3

0,18

9 6

3 6

0,20

0,30

27 20

0,21

2,4

0,50

2 4

0,32

0,07

33 33

6 3

0,01

34 19

К)

10 2 21

0,02

зг.

0,03

4 1

2 1

25 3

4 1

29 4

2 0

0 0

8 аз

6 2

0 0 0

бй

0 0

4 2

2 2

2 3

Г)

44 39

2 0

41 10

8 12 19

:V-

Значения выборочного коэффициента корреляции

ху

между терригенными минералами тяжелой фракции

прибрежных песков Восточной Флориды

Минералы

Циркон

Рутил

Эпидот

Ставролит

Силлима-

ниг

Роговая

обманка

Турмалин

Кианит Гранат

Монацит

Ильменит

+ 0,71

+0,52

—0,89

—0,32

—0,80

—0,72

-Д59

—0,44

—0,06

+ 0,70

Циркон

+0,52 —0,86

—0,38

—0,69

—0,56 —0,43

—0,57 —0,1(1

+ 0,72

Рутил

—0,65

+0,15

-^0,59

—0,59

—0,36

—0,46

+0,44

+43,24

Эпидот

+0,20

+0,78

+ 0,75

+0,44

+0,52

—0,07

—0,74

Ставролит

+ 0,19

—0,23

+0,48

0,00

+0,89

—0,51

Силлиманит

+0,48

+10,54

+ 0,28

—(0,П

—0„62

Роговая обманка

—0,09

+ 0,29

-^0,37

—0,48

Турмалин

—0,04

+0,19

-^.0,27

Кианит

—0,25 —0,43

"ранат

—0,32

ностыо. Гидромеханически существенно менее устойчивые TM

второй группы, обладающие сравнительно низкой, минимальной

для данного набора минералов * плотностью, подвергаются при

этом частичному или полному выносу. И лишь в условиях от-

носительно слабой динамики создается возможность концентра-

ции в осадке минералов второй группы. Гранат и ставролит,

обладающие промежуточной по величине плотностью и в связи

с этим также промежуточной величной гидромеханической ус-

тойчивости, ведут себя индифферентно, независимо от минера-

лов первых двух групп в условиях меняющейся динамической

активности среды осадконакопления, хотя в особенностях пове-

дения и взаимоотношения с другими минералами плотностные

свойства и этих минералов играют значительную роль. Обла-

дающий большей плотностью гранат тяготеет к минералам

первой группы, тогда как ставролит, имеющий меньшую плот-

ность, более близок к минералам второй группы (см. табл. 3).

Принципиально близкие результаты дает оценка коэффици-

ента корреляции между TM и для многих других современных

и ископаемых осадочных образований. Приведем в этой связи,

в частности, результаты, полученные автором при изучении го-

лоценового аллювия (табл. 4 и 5). На основании этих резуль-

татов сделаны следующие выводы.

В составе TMA голоценового аллювия выделяются группы

прозрачных TM тяжелой фракции: 1) циркон, рутил; 2) ставро-

лит, силлиманит, кианит, турмалин; 3) альмандин. Между ми-

нералами первой группы существует значимая (при 5 %-ном

уровне) положительная связь. Между всеми минералами вто-

рой группы также существует положительная связь. Минералы

первой и второй групп являются антагонистами в условиях ме-

ханического аллювиального седиментогенеза. Между ними в

большинстве случаев (за исключением связи между кианитом

и рутилом) существует значимая даже при 1 %-ном уровне зна-

чимости отрицательная связь (согласно приведенным в табли-

цах математической статистики данным, при объеме выборки

30 критическое значение |r^f/1o.oi — 0,46). Промежуточное

между этими группами положение занимает альмандин, не об-

наруживающий в рассматриваемом случае значимых корреля-

ционных связей с большинством минералов тяжелой фракции.

Он,

как и в современных песках береговой зоны Восточной Фло-

риды, по-видимому, тяготеет к минералам первой группы и ан-

тагонистичен минералам второй группы, с двумя из которых

(кианит, турмалин) он обнаруживает значимые при 5 %-ном

уровне значимости отрицательные связи.

В данном случае главными причинами, определяющими ха-

рактер корреляционных связей между TM, являются литодина-

* Отчасти пластинчатой формы зерен, снижающей их гидромеханическую

устойчивость.

Содержание основных прозрачных терригенных минералов тяжелой фракции

голоценового аллювия (фракция —0,25+0,01 мм, в % к числу зерен)

мические условия седиментогенеза и гидромеханические особен-

ности TM.

Отметим, что результаты корреляционного анализа TM при-

брежно-морских и аллювиальных отложений согласуются и

практически совпадают с результатами (частично приведенны-

ми выше) многих подобных исследований, выполненных различ-

ными исследователями, для отложений различного территори-

ального распространения, возраста и генезиса. Накопленное

значительное количество данных в этой области и весьма вы-

сокая степень согласованности между ними для различных от-

ложений указывают на то, что они достоверны и отражают ре-

альные, действительно существующие в природе закономерности

состава и формирования ТМА.

А. Е. Ферсман писал, что свойства атома и.его строение оп-

ределяют законы сочетания и распределения как самих эле-

3» 35

Значения выборочного коэффициента корреляции г

у между прозрачными

терригенными минералами тяжелой фракции голоценового аллювия *

Минералы

Силлима-

нит

Кианит

Циркон

Турмалин

Рутил

Альмандин

Ставролит

Силлиманит

Кианит

Циркон

Турмалин

Рутил

+.0,51

+/0,38

+ 0,40

—0,64

—0,55

—0,48..

+0,78

+0,52

+0,50

—0,74

—0,69

^0,59

—0,16

+)0,39

—0,52

—0,31

0,00

—0,37

+0,27

-4),44

0,00

* Значимыми (при

а=0,05)

являются значения | r

| >0,36.

ментов, так и минералов. В соответствии с изложенным выше,

в терригенной минералогии можно сформулировать гомологич-

ное этому положение: свойства терригенных минералов в зна-

чительной мере определяют законы сочетания и распределения

как самих терригенных минералов, так и их ассоциаций в оса-

дочных толщах.

При этом характер корреляционной связи между TM опре-

деляется сходством или различием их свойств, определяющих

особенности их поведения в ходе осадочного процесса. Тер-

ригенные минералы, сходные по свойствам и особенностям

поведения в ходе осадочного процесса (например, циркон и ру-

тил),

как правило, связаны положительной связью, а различные

по седименто- и литогенетическим свойствам TM (например,

циркон и роговая обманка) обнаруживают, как правило, отри-

цательную корреляционную связь. Сила корреляционной связи

между TM определяется степенью, сходства (или различия) се-

дименто- и .лптогснетических свойств TM и степенью, глуби-

ной проявления процессов минералогической дифференциации

обломочного вещества в ходе седименто- и литогенеза.

Корреляционные связи между TM отражают в каждом кон-

кретном случае специфику формирования и эволюции TMA и

должны учитываться при разработке и совершенствовании ме-

тодики палеогеографических, корреляционно-стратиграфических

и других геологических построений по терригенным минералам.

Исходный состав пород источников сноса (петрофонд)

Ф. Петтиджон [10] указывает, что основным фактором, опре-

деляющим минеральны/! состав песчаников, является харак-

тер исходных пород, минеральный состав источников сноса. Ана-

логичная, вполне естественная позиция отражена в подавляю-

щем большинстве работ по терригенной минералогии.

Соглашаясь в целом с приведенным высказыванием, под-

черкнем, что минеральный состав песчаников практически ни-

когда не повторяет состав источников сноса. Как указывают и

Ф. Петтиджон и другие исследователи, он определяется и рядом

геологических факторов. Это, с одной стороны, существенно

усложняет реконструкцию источников сноса, а с другой — дает

возможность реконструировать другие факторы седименто- и

литогенеза по терригенным минералам.

Исходные породы источников сноса (питающих провинций)

именуются в данной работе петрофондом (термин И. В. Хворо-

вой).

Уточняя приведенное определение, отметим, что петрофон-

дом здесь и далее именуется сходный (первичный) состав ма-

теринских пород источников сноса до изменения вторичными (в

частности, гипергенными) процессами осадочного цикла. Обла-

сти распространения пород источников сноса, в соответствии с

общепринятой терминологией, именуются питающими провин-

циями.

Влияние петрофонда того или иного состава в значительной

мере определяется тектоническими процессами, которые контро-

лируют распределение областей размыва и осадконакопления,

интенсивность протекания этих процессов, глубину эрозионного

среза в пределах областей сноса и выведение на дневную по-

верхность пород того или иного состава, а также другие геоло-

гические процессы, которые прямо или косвенно влияют на то,

какие породы и в каком объеме подвергаются размыву.

Данный фактор оказывает значительное влияние на особен-

ности ТМА, в огромной мере предопределяя качественный со-

став (видовой набор) TM, количественные соотношения между

ними и важнейшие первичные типоморфные особенности каж-

дого минерала. Именно действием данного фактора обусловле-

ны многие локальные, региональные и глобальные особенности

распределения терригенных минералов в осадочной оболочке

Земли.

Показательный пример, установленный А. Б. Роновым,

М. С. Михайловской, И. И. Солодковой, В. А. Гроссгеймом,

Н. С. Окновой и другими авторами,— особенности распределе-

ния TM в осадочном чехле Восточно-Европейской платформы,

связанные с последовательной сменой преимущественного влия-

ния региональных источников сноса (особенно Балтийского щи-

та и Урала), сложенных различными по составу породами (ме-

таморфическими породами средней и высокой степени метамор-

физма; метаморфическими породами низкой степени метамор-

физма, основными и ультраосновными магматическими порода-

ми и др.).

Другой пример — отмеченная X. Вийдингом смена состава

TMA в разрезе осадочных пород южного склона Балтийского

щита, связанная с последовательным увеличением глубины эро-

зионного среза щита, выведением на дневную поверхность и во-

влечением в размыв метаморфических пород все более глубоких

зон метаморфизма.

Важные глобальные закономерности эволюции состава ассо-

циаций породообразующих TM песчаных отложений, связанные

с эволюцией магматизма и соответственно состава пород питаю-

щих провинций, установлены А. Б. Роновым, В. Н. Холодовым

и др.

Между первичным минеральным составом пород питающих

провинций и составом TMA осадочных образований, возникаю-

щих за счет материала этих пород и продуктов их выветри-

вания, могут наблюдаться количественные и качественные раз-

личия. Количественные различия в содержании каждого от-

дельного минерала могут быть исключительно велики.

Например, по данным Ю. А. Павлидиса, при содержании

1,6 7о титаномагнетита в породах источника сноса его содержа-

ние в отложениях, возникших за счет материала этого источни-

ка, может составлять более 96%, т. е. различия в содержании

этого минерала в составе пород источника сноса и возникших

из материала источника отложений могут составлять 60 раз

и более.

По Ю. Д. Шуйскому, на отдельных участках береговой зоны

Балтийского моря по сравнению с составом размываемых ис-

ходных пород, содержание ильменита и лейкоксена в осадках

возрастает в 143, рутила в 383, циркона в 754 раза. Соответ-

ственно в этих отложениях уменьшается относительное содер-

жание других минералов, обладающих более низкой плотно-

стью.

Все это не позволяет без дополнительных исследований про-

водить прямую аналогию между количественным минеральным

составом отложений и пород источников сноса и указывает на

необходимость разработки более совершенной и надежной ме-

тодики определения источников сноса по минеральному составу

ассоциаций терригенных компонентов.

Характеристика иетрофондовой принадлежности TM приве-

дена во многих работах (особенно в минералогических свод-

ках).

Приводимые в этих работах сведения в основном доста-

точно близки. Однако нередки и значительные расхождения в

указываемой различными авторами преимущественной петро-

фондопой принадлежности отдельных TM. Имеющиеся сведения

в большинстве случаев носят качественный характер. Наиболее

представительные данные о количественном содержании акцес-

сорных минералов п породах различного типа получены

В.

В. Ляховичем, Сведения о содержании наиболее распростра-

ненных акцессорных минералов в коренных породах различного

типа приведены в табл. 6. В работах В. В, Ляховича и других

авторов содержатся весьма существенные для геолого-поиско-

вых целей и петрофондовых реконструкций количественные дан-

ные об особенностях типоморфизма (точнее типохимизма).

Среднее содержание акцессорных минералов, г/т

(по В. В. Ляховичу и Р. П. Тихоненковой)

Примечание. Содержания акцессорных минералов в щелочных породах ука-

заны по данным Р. П. Тихоненковой. Остальные сведения приведены по В. В. Ляхо-

вичу.

По преобладающему составу пород можно выделить основ-

ные петрографические типы питающих провинций (табл. 7).

При разделении TM по исходной генетической принадлеж-

ности в пределах последнего петрофондового класса целесооб-

разно выделить особым подклассом такие терригенные минера-

лы-индикаторы, для которых более древние осадочные породы

являются местом возникновения (а не промежуточными или вто-

ричными коллекторами). К числу этих TM относятся переотло-

женные зерна регенерированного кварца, глауконита, кальцита,

доломита, гипса, нередко — барита, анатаза и др. Существенная

трудность при этом нередко состоит в установлении переотло-

женного, а не аутигенного характера этих минералов в осадоч-

ных толщах.

Необходимо затронуть также вопрос о вулканогенном источ-

нике обломочного вещества. Как было отмечено выше, непере-

отложенный вулканогенный материал не является терригенным,

а переотложенный (как любой другой), независимо от времени

проявления вулканизма, считается терригенным. Поэтому вулка-

низм, предшествующий осадконакоплению, в том числе непот

средственно предшествующий ему, практически синхронно обра-

зованный (или субсинхронно) с ним, синседиментационный или,

как принято говорить, конседиментационный, также представ-

ляет собой один из факторов, определяющий состав ТМА. Спра-

ведливо указание Ф. Петтиджона, П. Поттера и Р. Сивера [11]

о том, что пирокластика и лавы являются важными источни-

ками терригенного обломочного материала. По условиям воз-

никновения этот материал вулканогенный. Однако дальнейшая

история, условия вторичного накопления и наблюдаемое в на-

стоящее время залегание свидетельствуют о его терригенном

образовании. Поскольку вулканизм является поставщиком тер-

ригенного материала, то он (вулканизм) может быть объеди-

нен с другими (глубинными магматическими, регионально- и

коитактово-метаморфическими и другими) источниками в преде-

лах общего понятия нетрофонда. Однако конседиментационный

вулканизм — весьма специфический источник терригенного ма-

териала, отличающийся от других источников, в том числе и

от более древних вулканогенных образований.

Более древние вулканогенные образования, как и иные по

происхождению породы источников сноса (глубинные магмати-

ческие н др.), в течение времени, предшествующего осадкона-

коилеиню, испытывают или могут испытывать воздействие про-

цессов поверхностного выветривания, связанного с климатиче-

скими и тектоио-геоморфологическими условиями (а также дея-

тельностью орпшизмон и др.). и отражают это воздействие. По-

падающие после некоторого переотложения в осадок продук-

ты конседиментацнонного вулканизма в значительной мере, а

иногда полностью минуют это воздействие. Сказанное опреде-

ляет необходимость раздельного учета терригенного материала

этих источников. Однако полное их разграничение в ископаемых