Кузнецов В.Г. Литология. Осадочные горные породы и их изучение

Подождите немного. Документ загружается.

В. Г. Кузнецов

ЛИТОЛОГИЯ

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

И ИХ ИЗУЧЕНИЕ

Допущено Учебно-методическим объединением вузов

Российской Федерации по нефтегазовому образованию

в качестве учебного пособия для студентов высших

учебных заведений, обучающихся по специальности

130304 «Геология нефти и газа» направления

подготовки дипломированных специалистов 130300

«Прикладная геология» и специальности 130202

«Геофизические методы исследования скважин»

направления подготовки дипломированных

специалистов 130200 «Технологии геологической

разведки»

МОСКВА НВДРА 2007

УДК 552.12(075.8)

ББК 26.31

К89

Рецензенты:

кафедра литологии, морской и нефтяной геологии

Санкт-Петербургского государственного университета,

д-р геол.-минер. наук, профессор, заведующий кафедрой

литологии и морской геологии МГУ им. М.В. Ломоносова

О.В. Япаскурт

Кузнецов В.Г.

К89 Литология. Осадочные горные породы и их изуче-

ние: Учеб. пособие для вузов. — M.: ООО «Недра-

Бизнесцентр», 2007. — 511 е.: ил.

ISBN 978-5-8365-0278-2

Приведены основные сведения об осадочных горных породах, их

составе, строении, распространении, классификации, главных состав-

ных частях пород и их определении. Описаны основные группы

осадочных горных пород, механизмы и обстановки их образования,

постседиментационные изменения, эволюция породообразования в

истории Земли, теоретическое, общегеологическое и практическое

значение конкретных пород. Рассмотрены основные методы изучения

осадочных пород в целом и их отдельных типов, основные методы

обработки аналитических данных.

Для студентов вузов — геологов и геофизиков, обучающихся по

дисциплинам «Литология», «Нефтегазовая литология». Может быть

использовано и при изучении геологических дисциплин студентами

других специальностей.

ISBN 978-5-8365-0278-2

ООО «Недра-Бизнесцентр», 2007

ВВЕДЕНИЕ

Литология — наука об осадочных горных поро-

дах, как и любая наука, состоит из двух тесно связанных и

взаимно обусловливающих друг друга частей.

Первая часть составляет фактологическую основу науки,

ее базис. В нее входит детальное изучение конкретного объ-

екта литологии — отдельных осадочных горных пород: пес-

чаников, глин, солей, известняков и т.д.

Таким образом, этот раздел литологии направлен на ис-

следование и описание конкретных пород — их состава,

строения (структуры и текстуры), свойств, вторичных изме-

нений, условий залегания, механизмов и обстановок образо-

вания, эволюции в течение геологической истории и т.д. При

общей схеме и методике изучения всех осадочных пород ис-

следование каждой конкретной имеет свои специфические

черты, поэтому и общие, и специфические методы изучения

также составляют предмет этого раздела литологии.

Становление литологии началось именно с исследования и

описания отдельных пород, и этот раздел обычно называют

петрографией осадочных пород, т.е. в дословном переводе —

описанием пород.

Каждая наука становится наукой в полном смысле этого

слова только тогда, когда начинается теоретическое осмысле-

ние фактического материала по объекту своего исследования.

Естественно, что без глубокого знания самих пород не может

быть и никаких теоретических обобщений.

Закономерно поэтому, что материалы исследования и

описания отдельных осадочных пород потребовали теорети-

ческого обобщения и развития, описательная часть стала

дополняться теоретическим осмыслением, обусловливая

тем самым превращение петрографии (графия — от греч.

grapho — пишу) в литологию (логос — от греч. logos — по-

нятие, учение).

Так сформировалась вторая часть науки об осадочных по-

родах - теоретическая литология, которая исследует общие

закономерности осадочного процесса и осадочного породо-

образования — его стадийность (процессы и обстановки об-

разования осадочного материала, его переноса и осаждения,

превращения осадков в породы и их дальнейшее существо-

вание и преобразование), обстановки осадконакопления,

общие закономерности размещения осадочных пород в про-

странстве в зависимости от тех или иных условий (тектони-

ческих, климатических, палеогеографических и т.д.), общие

закономерности строения осадочных толщ, эволюцию оса-

дочного процесса, определяющие ее факторы и т.д.

Ясно, что эти две части тесно связаны друг с другом и до-

полняют друг друга. Нельзя, например, исследовать общую

эволюцию осадочного процесса, не изучая эволюцию отдель-

ных типов пород. Аналогично исследование только одной по-

роды, сколь бы глубоким и детальным оно ни было, не по-

зволит понять закономерности ее появления в том или ином

месте и в то или иное время.

Вряд ли можно говорить о точной дате превращения пет-

рографии осадочных пород в литологию, т.е. о времени по-

явления теоретической литологии, но одним из важнейших

рубежей является 1940 г., когда был опубликован трехтомник

Л.В. Пустовалова «Петрография осадочных пород». Уже на

первых страницах книги Л.В. Пустовалов определяет науку

ее современным термином — литология, но отмечает, что

«официальное название науки» — петрография, под которым

она, в частности, «... фигурирует в научных планах высших

учебных заведений... заставляет продолжать пользоваться не-

сколько устаревшим термином». Важнее, однако, не приве-

денное высказывание, а суть, те теоретические положения,

которые развивались в этой книге. Если до того в обобщаю-

щих работах и учебниках основное внимание уделялось опи-

санию осадочных горных пород и лишь в самых общих чер-

тах отмечались обстановки образования осадков и их преоб-

разования в породы, то в вышеуказанной работе, которая

была издана как учебное пособие, впервые были намечены

основные закономерности осадочного процесса. Это было

практически первое цельное и систематическое изложение

сути новой науки и ее основных разделов, было показано,

что осадочные горные породы — это закономерные ассоциа-

ции вещества, сформулированы основные положения об оса-

дочной дифференциации вещества, эволюции и периодично-

сти осадочного процесса, физико-химической наследственно-

сти и т.д. Разработанная Л.В. Пустоваловым структура лито-

логии и выделение ее основных разделов — стадиального,

седиментологического и эволюционного — прочно утверди-

лась в современной науке. Некоторые положения книги

Д.В. Пустовалова опередили свое время. Так, академик

А.Л. Яншин указал, что Д.В. Пустовалов является основопо-

ложником учения об эволюции геологических процессов во-

обще и его идеи в этом направлении послужили основой

слома парадигмы принципа актуализма в геологии вообще.

Ряд научных представлений Д.В. Пустовалова не выдержал

проверки временем, другие претерпели существенные изме-

нения и развитие, но это не умаляет его заслуг и значения

этой книги для становления и дальнейшего развития науки

об осадочных горных породах в целом.

Это положение следует подчеркнуть особо, так как ряд

даже последующих учебных и методических изданий ограни-

чивался лишь описательным разделом литологии и очень

скромно касался общетеоретических проблем.

В вузовских курсах литологии указанные разделы мето-

дически обычно излагаются и изучаются в разных формах

занятий. Теоретическая литология полностью излагается в

лекционной части курса, а характеристика осадочных горных

пород рассматривается лишь частично. Основное изучение

пород и освоение методов их исследования осуществляется

на лабораторных занятиях.

Именно этому разделу литологии — петрографии осадоч-

ных пород и методам их изучения — и посвящено настоящее

пособие, т.е. предназначено оно в значительной степени

именно для лабораторных занятий. Это, естественно, не ис-

ключает того, что в нем рассматриваются и некоторые общие

вопросы литологии.

Подготовка подобного пособия представляется актуальной,

в том числе из-за отсутствия современных изданий подобного

рода. Если общие учебники по литологии еще издаются (из

относительно новых можно указать книги В.П. Алексеева

(2001, 2005) и Р.С. Безбородова (1996)), то обстоятельная и во

многом образцовая книга В.Т. Фролова вышла в издательстве

МГУ им. М.В. Ломоносова в 1964 г., а аналогичное, но более

краткое пособие Н.В. Логвиненко и Э.И. Сергеевой опубли-

ковано в 1986 г., т.е. более 20 лет назад.

Каждый учебник и каждое учебное пособие ограничено

рамками учебных планов и программ. Настоящее пособие

составлено в основном в соответствии с учебными планами

подготовки геологов-нефтяников, где объем дисциплины «Ли-

тология» существенно меньше, чем в общегеологических и

тем более университетских программах. Поэтому здесь зна-

чительно ограничен набор изучаемых осадочных пород и со-

ответственно описание методов их исследования. Основное

внимание уделено наиболее распространенному и уни-

версальному методу — изучению пород в шлифах под мик-

роскопом, причем рассматриваются общие принципы и схе-

мы описания шлифа осадочной породы и некоторые модифи-

кации для отдельных конкретных пород. В некоторых случаях

дается краткая характеристика и других относительно не-

сложных анализов, применяемых для тех или иных пород.

Более сложные и специфические методы упоминаются;

при этом рассматривается не технология метода, а указыва-

ется его возможность и решаемые им задачи. Это не исклю-

чает возможности в рабочих программах, в зависимости

от технической оснащенности того или иного учебного за-

ведения, проводить и осваивать и другие аналитические

методы изучения осадочных пород. При этом можно восполь-

зоваться как соответствующими более полными пособиями

собственно учебной направленности, так и специальными

инструкция ми.

Пособие состоит из трех внешне независимых, но тем не

менее взаимосвязанных разделов. Первый (главы 1—3) вклю-

чает общую характеристику осадочного комплекса и слагаю-

щих его пород — их состава, строения, а также основных

составных частей — минералов, форм их нахождения и орга-

нических остатков. Второй раздел (гл. 4) в общем виде

содержит сведения о методах исследования осадочных пород,

и третий (главы

5 — 9)

— характеристику основных групп

осадочных пород. По возможности характеристика различ-

ных пород проведена по общей или, точнее, близкой схеме —

выделение и характеристика пород, механизмы и условия их

образования, эволюция в истории Земли, методы исследова-

ния, научное и практическое значение. Однако специфика

каждой группы пород определила и некоторые различия —

несколько различную рубрикацию и последовательность раз-

делов, подробность изложения и т.д. Детализируется и адап-

тируется к каждой конкретной группе также схема изучения

и описания шлифа, равно как и выбор рационального ком-

плекса исследований вообще.

Из психологии обучения известно, что усвоить абсолютно

всю информацию, изложенную в каком-либо издании, не-

возможно. Чтобы усвоить основные и важные положения,

материал должен бьггь изложен в несколько большем объеме,

с некоторыми повторениями. В противном случае — при

строгом соответствии объема излагаемого материала требо-

ваниям программы — предполагается необходимость дослов-

ного зазубривания. В этом случае сознание само «отбраковы-

вает» часть сведений, и усваивается, остается в памяти обыч-

но самая важная, необходимая часть материала.

Очень четко эту мысль выразил директор Института

всеобщей истории РАН, ректор Государственного универси-

тета гуманитарных наук академик РАН А. Чубарьян: «Учеб-

ник существует не для того, чтобы все запомнить. Если уче-

ник запомнит 30 % — слава богу!» («Известия», 30 сентября

2005 г.).

«Процент усвоения» материала студентами должен быть

больше, чем у школьников, но само положение, что учебники

должны содержать некий «избыток информации», из которой

согласно учебной программе усваивается наиболее су-

щественная, наиболее значимая часть, бесспорно.

Исходя из этого объем настоящего пособия несколько ши-

ре того минимума, который должен усвоить студент, знать и

использовать в работе будущий геолог-нефтяник. Указанное

обстоятельство обусловливает и некоторые, иногда неодно-

кратные, хотя и выраженные разными словами и в разной

форме, повторения.

При написании учебника учитывалось, что студенты уже

имеют общие представления об осадочных породах, получен-

ные при изучении курса «Общая геология». Поэтому многие

термины и понятия, особенно в названиях пород, использу-

ются в тексте до обоснования их выделения и детальной ха-

рактеристики.

В настоящее время наша страна широко открыта в ми-

ровое сообщество, неизмеримо возросли научные контакты с

зарубежными специалистами и организациями. Весьма ши-

роко стала доступна зарубежная научная литература, осо-

бенно на английском языке — языке международного науч-

ного общения, аналога латыни средневековой науки. Выпу-

скникам отечественных вузов нередко приходится контакти-

ровать и работать с иностранными специалистами. Учитывая

эти тенденции интернационализации наук, расширяющиеся

международные связи российских специалистов, все более

активное использование зарубежной и прежде всего англо-

язычной литературы, в пособии приводятся сведения о тер-

минах и некоторых методических подходах, принятых в за-

падной — европейской и американской — науке об осадоч-

ных горных породах.

Настоящий квалифицированный специалист не может ог-

раничиваться знаниями и материалами только вузовского

курса, он должен постоянно расширять и обновлять свои

знания и свой кругозор. Его нельзя ограничивать школяр-

ским кратким списком «рекомендованной» литературы. По-

этому в пособии приведен относительно широкий список ос-

новной литературы — как отечественной, так и по возмож-

ности зарубежной. Надо добавить, что к научной литературе

нельзя подходить бюрократически формально и схоластиче-

ски, указывать и использовать в учебной литературе только

издания последних лет. Так, идеи выдающегося отечественно-

го ученого В.И. Вернадского остаются актуальными до сих

нор, безотносительно изданы они в первой четверти 20 в. или

в начале 21-го. Ряд монографий, методических изданий и дру-

гих книг по литологии в целом и отдельным типам осадочных

горных пород, опубликованных в середине и второй поло-

вине 20 в., могут быть и являются важными пособиями и ис-

точниками сведений при изучении осадочных пород, так как

многие их материалы и положения просто тиражируются в

более поздних изданиях, в том числе и учебных. В этом от-

ношении требования давать в учебной литературе ссылки

только на «новейшие» издания и ограничивать их число от-

ражают чисто формальный подход к вопросу, ориентируют

не на творческое усвоение предмета, а на узкое школярское

запоминание «от сих до сих». Использование «старой» лите-

ратуры ни в коем случае не снимает необходимости знако-

миться с новейшими идеями и разработками, в том числе по

материалам периодической печати. В области литологии ос-

новными изданиями являются журналы, среди которых мож-

но отметить специализированные «Литология и полезные ис-

копаемые», «Sedimentology», «Journal of Sedimentary Research»,

«Sedimentary Geology». Отдельные статьи по литологии печа-

таются также в журналах «Бюллетень МОИП. Отдел геоло-

гии», «Доклады Академии наук», «Стратиграфия. Геологиче-

ская корреляция», «Геология нефти и газа», «Геология и гео-

физика», «Геология и разведка», «American Association Petro-

leum Geologists, Bulletin», «Marine and Petroleum Geology»,

«Journal of Petroleum Geology».

В качестве приложений в данном пособии приведен не-

большой терминологический словарь основных литологиче-

ских терминов, а также список основных сайтов для исполь-

зования интернет-ресурса.

Глава

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ,

ИХ СОСТАВ, СТРОЕНИЕ,

КЛАССИФИКАЦИЯ

1.1. ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

И СТРАТИСФЕРА

Осадочные горные породы — это геологические

образования, представляющие собой закономерные ассоциа-

ции минеральных, или органогенных, или тех и других про-

дуктов, возникшие на поверхности литосферы и существую-

щие в термодинамических условиях, характерных для по-

верхностной части земной коры. Это определение, данное

Λ.Β. Пустоваловым еще в 1940 г. (Пустовалов, 1940, т. 1, с. 21),

до сих пор остается наиболее полным и наиболее удачным.

Оно отражает состав и способ образования (минеральный и

органогенный), область образования (поверхность литосферы)

и область существования (термодинамические условия внеш-

ней, поверхностной части земной коры) и, что очень важно,

то, что это именно закономерные ассоциации. Наряду с маг-

матическими и метаморфическими породами они образуют

триаду пород, слагающих литосферу Земли и особенно ее

верхнюю часть — земную кору. По подсчетам А.Б. Ронова

(его данные по стратисфере, или осадочной оболочке Земли,

на сегодняшний день, по-видимому, наиболее полные, деталь-

ные и аргументированные и использованы в дальнейшем из-

ложении), общий объем осадочных отложений неогея (верх-

ний докембрий — фанерозой) достигает 1130 млн. км

(Ронов,

1993). Очень близкие цифры — 1104 и 1115 млн. км

—

независимо были получены В.Е. Хаиным, Л.Э. Левиным и

Л.И. Тулиани (1982), а также американскими геологами

Дж. Соутемом и В. Хэем (Southam, Hay, 1981). Это составляет

всего 11 % объема земной коры и 0,1 % общего объема всей

Земли или 9 % массы коры и 0,05 % массы Земли.