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

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 5.5. Классификация песчано-алевритовых

пород по их минерально-петрографическому

составу (по В.Н. Шванову, 1987).

Стрелками показаны направления «созревания»

обломочного материала в зоне седиментогенеза

Подобное «созревание» пород, упрощение их веществен-

ного состава происходит при длительном переносе и более

результативно — при неоднократных перемывах ранее обра-

зовавшихся осадочных пород и переотложениях этого мате-

риала, что и ведет к последовательному исчезновению мало-

устойчивых компонентов и относительному обогащению ос-

тавшихся зерен устойчивым кварцем.

5.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ОБЛОМОЧНЫХ ПОРОД

5.2.1. ГРУБООБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ

К грубообломочным относятся породы, основу

которых составляют обломки размером более 1 мм (иногда

дресвяно-гравийные породы, размер обломков которых со-

ставляет

1 —

10 мм, выделяют как породы крупнообломочные).

К этому определению необходимо сделать одно примечание.

Крупные обломки соответствующего размера, определяющие

отнесение породы к той или иной группе — галечных и ва-

лунных конгломератов, гравелитов и т.д., по объему и массе

обычно составляют более 50 % породы, т.е. соответствуют

основным принципам подразделения пород по количеству

основного компонента. Что касается числа обломков и зерен,

то оно, как правило, значительно ниже 50 %. Большее коли-

чество обломков имеет размер меньше того, которое опреде-

ляет название породы, и они располагаются между крупными

обломками.

Грубообломочные породы подразделяются по величине об-

ломков, степени их окатанности и цементации.

В общем виде грубообломочные породы, как правило, со-

стоят из трех составных частей — обломков соответствующе-

го размера, определяющих выделение того или иного типа

(конгломерат, дресвит и т.д.), обломочного же, но более мел-

козернистого материала, располагающегося между крупными

обломками, и растворимых компонентов (карбонатов, гидро-

ксидов железа и др.). Именно для грубообломочных пород в

максимальной степени применимы рассмотренные в преды-

дущем разделе понятия «матрикс» и «цемент». Матриксом в

данном случае будет заполнитель — более мелкие обломки,

зерна и частицы, в том числе глинистые, а цементом — рас-

творимые соединения. В отечественной литературе обе эти

составные части называют цементом и, например, описывают

271

мелкогалечный конгломерат с песчано-глинистым цементом.

Справедливости ради надо отметить, что этот материал не

всегда является цементом. Например, четвертичный аллювий

горных рек представлен галечником и большим количеством

песчано-алеврито-глинистого материала, т.е. породой не сце-

ментированной. Аналогична ситуация с брекчией пролюви-

ально-делювиальных отложений.

Поскольку обломки грубообломочных пород крупные, они

в абсолютном большинстве случаев представлены не отдель-

ными минералами, а их закономерными ассоциациями — по-

родами, т.е. обломками интрузивных, эффузивных, жильных,

метаморфических и реже осадочных пород. Среди последних

наиболее распространены относительно прочные породы —

песчаники, известняки и доломиты, реже аргиллиты (доста-

точно частые глинистые сланцы являются уже породами ме-

таморфическими, хотя и начальных стадий метаморфизма). В

связи с этим при использовании терминов «мономиктовые»,

«олигомиктовые» и «полимиктовые» следует помнить, что они

в подавляющем большинстве случаев отражают соответст-

вующие ассоциации не минералов, а пород. Наиболее рас-

пространенными являются полимиктовые разности, в кото-

рых обломки представлены разными по составу и происхож-

дению породами (рис. 5.6). Менее распространены олигомик-

товые и еще реже — мономиктовые грубообломочные поро-

ды. В последних обломки представлены обычно кварцем. Та-

ковы, например, нижнеюрские конгломераты и гравелиты

Центрального Предкавказья (район Кавказских минеральных

вод и Карачаево-Черкессии). Моно- и олигомиктовыми явля-

ются докембрийские золотоносные и ураноносные конгломе-

раты Витватерсранд в Южной Африке и некоторые другие.

Цвет грубообломочных пород обычно определяется цветом

слагающих его обломков. Так, брекчии и конгломераты (и их

несцементированные разности), образующиеся при разруше-

нии основных эффузивных пород, обычно темноцветные. Эти

же породы, состоящие из обломков гранитоидов и гнейсов,

более светлые — розовато-серые и красновато-серые. По-

скольку грубообломочные породы формируются в наземных

или крайне мелководных условиях с активной гидродинами-

кой — исключая эдафогенные образования — (см. ниже раз-

дел 5.2.3), они часто содержат соединения гидроксидов

железа, которые придают им определенный желто-красный

оттенок.

Грубообломочные породы в разрезах образуют пласты и

пачки, залегающие либо в основании осадочных серий (ба-

272

Рис. 5.6. Гравелит полимиктовый с алеврито-глинистым цементом. Обломкн

кварцитов, кремнистых и серицитовых сланцев хорошо окатаны. С анали-

затором. Альб. Западный Узбекистан

зальные конгломераты), либо внутри их (внутриформацион-

ные конгломераты). Мощности таких отложений составляют

обычно не более метров или первые десятки метров. В то же

время в горно-складчатых областях, в межгорных впадинах

мощности грубообломочных отложений могут достигать со-

тен и даже тысяч метров, правда, в последнем случае они пе-

реслаиваются с крупнозернистыми песчаниками и песчани-

стыми глинами (бактрийские и массагетские отложения оли-

гоцена — плиоцена Ферганской депрессии).

Грубообломочные породы, по сути дела, — начальные про-

дукты осадочного процесса, которые к тому же образуются в

условиях расчлененного рельефа.

Грубообломочные породы, сложенные неокатанными об-

ломками — щебенка и брекчии, — это отложения обвалов,

осыпей, т.е. в массе своей предгорные склоновые образова-

ния. В меньшей степени это брекчии карстовых провалов и

обрушений. Особую группу образуют тектонические брек-

чии, возникающие в зонах тектонических разломов и пере-

273

мещений блоков породы. Отнесение этих брекчий к осадоч-

ным образованиям весьма условно.

Весьма специфическую группу пород представляют так

называемые импактные брекчии, т.е. породы, образовавшие-!

ся в результате удара о земную поверхность крупного метео-|

рита или даже астероида. В настоящее время на Земле уста-

новлено более двух сотен астроблем — кратеров — следов!

удара метеоритов, где имеются подобные породы. При всем

вполне объяснимом интересе к этим породам ясно, что коли-i

чественное значение их ничтожно.

Грубообломочные породы, сложенные окатанными облом-

ками, — это образования, претерпевшие уже водный перенос

и обработку в водной среде. Это флювиогляциальные отло-

жения и отложения горных рек, горных озер, а также пляже-!

вые и прибрежные озерные и морские отложения районов с

горным или, по крайней мере, расчлененным рельефом бере-|

говой зоны. Таковы, например, галечные пляжи Черного мо-!

ря. Грубый материал частично приносится реками с Кавказа,

;

частично образуется при абразии крутых берегов и затем в!

зоне прибоя окатывается. В условиях пологого и невысокого

берега гравийно-галечные отложения сменяются песчаника-

ми. Таковы, например, песчаные пляжи Анапы, Евпатории и

Феодосии.

Несколько своеобразную группу представляют отложения

морены и тиллиты — термин, употребляемый для дочетвер-

тичных образований, где обломки обрабатываются льдом. В

отличие от речных и тем более от прибрежных, относительно

отсортированных пород, моренные отложения характеризу-

ются крайне низкой степенью сортировки или, точнее, они

практически не отсортированы.

По мере перемещения, транспортировки грубообломочно-

го материала с ним происходят важные структурные и петро-

графические изменения — «созревание материала». Перво-j

начально при коротком по расстоянию и кратковременном!

переносе формируются брекчии, дресвиты с неокатанными

свежими и невыветрелыми обломками, неотсортированные!

или плохо отсортированные. По мере перемещения обломки!

все больше окатываются, в целом уменьшается их размер,!

улучшается отсортированность, постепенно исчезают нестой-

кие минералы и породы — истираются, например, гальки

глинистых сланцев, разрушаются габброиды, особенно сер-

пентинизированные, и т.д. Меняются и текстурные характе-

ристики, и массивные неслоистые пролювиально-делюви-

альные отложения постепенно приобретают слоистость и т.д.

274

Грубообломочные отложения в разрезах и особенно обна-

жениях весьма представительны — мощные толщи грубых

конгломератов на поверхности обнажения высотой в не-

сколько десятков метров производят большое впечатление,

однако доля их среди обломочных пород в целом невелика.

Более чем скромно и их значение как коллекторов нефти и

газа, хотя гравелиты присутствуют в отдельных продуктив-

ных пластах, например, в месторождениях Ферганской доли-

ны; получены непромышленные притоки газа из четвертич-

ных морен. Более того, открыто по крайней мере три

небольших месторождения, связанных с импактными брек-

чиями.

5.2.2. ПЕСЧАНО-АЛЕВРИТОВЫЕ ПОРОДЫ

Песчаники и алевролиты и в меньшей степени

их несцементированные аналоги — пески и алевриты —

представляют собой преобладающую группу обломочных по-

род. Как было показано в разделе 5.1.4, граничная для этих

пород величина 0,1 мм весьма условна, поэтому они рассмат-

риваются здесь вместе. Более того, наряду с «чистыми» пес-

ками (песчаниками) и алевритами (алевролитами) существуют

многочисленные «переходные» или смешанные разновидно-

сти, когда в песчаниках присутствует то или иное количество

зерен алевритовой размерности и наоборот. Кроме того, в

этих породах очень часто в качестве цемента присутствует

глинистый материал. Вообще породы этой триады — пески —

алевриты

—

глины — имеют ряд важных общих черт, и преж-

де всего — преимущественно обломочный характер материа-

ла, достаточно тесно связанны друг с другом, что обусловило

появление ряда классификаций, общих для пород данной

группы.

Основанием большинства подобных классификаций явля-

ется равносторонний треугольник, в вершинах которого рас-

полагаются породы со 100%-ным содержанием соответствен-

но песка, алеврита и пелита (глины). Методы работы с таким

изображением трехкомпонентных систем и нанесением на

треугольную диаграмму аналитических данных, т.е. нахожде-

ние фигуративных точек, отражающих конкретную породу,

описаны в гл. 4 (раздел 4.2.3).

Как правило, поле треугольника разбивается на ряд по-

лей, отвечающих тем или иным разновидностям, причем чис-

ло полей и их конфигурация зависят от представлений авто-

275

ров, но само разделение на поля подчинено законам цен-

тральной симметрии. Все эти систематики имеют право быть,

и вряд ли можно говорить о наличии каких-либо преиму-

ществ одной классификации перед другой.

Исключение представляет классификация Л.В. Пустовало-!

ва, где в разделение полей положен генетический принцип!

механической дифференциации (рис. 5.7). Центральное место

занимают несортированные осадки — хлидолиты (от греч.

«хлидос» — мусор), представляющие собой продукты разру-

шения коренных материнских пород, не претерпевшие пере-

носа или перемещенные на небольшое расстояние и поэтому

еще механически не рассортированные (элювиальные, кол-

лювиальные, пролювиально-делювиальные и т.д.). Сюда же

Песок

100 %

Рис. 5.7. Схема классификации песчано-алеврито-глииистых пород Л.В. Пус-

товалова. Стрелка показывает изменение гранулометрического состава в

процессе транспортировки обломочного материала.

Несцементированные породы: 1 — песок; 2 — песок глинисто-алевритовый;

3 — супесь; 4 — алеврит глинисто-песчаный; 5

—

алеврит; 6 — алеврит пес-

чано-глинистый; 7 — суглинок; 8 — глина песчано-алевритовая; 9 — глина;

10 - хлидолит; 11 — хлидолит песчаный; 12 — хлидолит песчано-глинистый;

—

хлидолит глинистый.

Для сцементированных пород необходимо использовать соответствующие

названия — песчаник и алевролит

276

могут попадать осадки, образующиеся при смешении разно-

родного материала, принесенного из разных источников сно-

са. В значительной мере такие смешанные осадки попадают в

поля супесей и суглинков. По мере увеличения длительности

и дальности транспортировки обломочного материала фигу-

ративные точки смещаются вверх, в поле песков, затем вдоль

правой стороны треугольника в поле алевритов, а затем по-

ворачивают вдоль нижней стороны треугольника к глинам.

Интересно отметить, что подобная асимметрия находит

свое объяснение и подтверждение в фактической распро-

страненности пород: гибридные смешанные породы — супе-

си и суглинки — породы достаточно редкие по сравнению с

песками, алевритами и глинами.

При использовании классификационных треугольных диа-

грамм обломочных пород, в том числе диаграммы Д.В. Пусто-

валова, следует учитывать ряд моментов.

Во-первых, все названия в классификации приведены для

рыхлых пород. Естественно, что в сцементированных породах

название «песок» должно быть заменено на «песчаник», а

«алеврит» на «алевролит».

Во-вторых, как и все подобные классификации, она опе-

рирует только с обломочными компонентами породы и не

учитывает растворимой, обычно цементирующей части. По-

этому к названию, определенному по диаграмме, надо доба-

вить прилагательное, характеризующее состав и количество

растворимой части, например, песчаник слабо известкови-

стый при содержании растворимой части, представленной

кальцитом, в пределах 5—10 %, песчаник известковистый (со-

держание кальцита

10 —25 %)

или песчаник известковый (силь-

но известковистый) при содержании кальцита от 25 до 50 %.

Наконец, в-третьих, порядок дополнений к основному

термину должен основываться на количественных соотноше-

ниях примесей. Например, порода, фигуративная точка кото-

рой ложится в поле № 2 (см. рис. 5.7), может быть либо

песчаником алеврито-глинистым, если глинистой фракции

больше, чем алевритовой, либо песчаником глинисто-

алевритовым — при обратных соотношениях этих фракций.

Для более полной характеристики породы в ее названии

следует указывать зернистость (преобладающие фракции) и

степень отсортированности (об определении коэффициента

отсортированности см. гл. 4). Например, песчаник мелкозер-

нистый хорошо отсортированный известковистый.

В зарубежной литературе используются несколько иные

подходы к выделению и характеристике глинистых разностей

277

песчано-алевритовых пород. По содержанию «матрикса» —

глинистого заполнителя — выделяются «чистые» пески и

песчаники, или арениты, в которых матрикс составляет ме-

нее 15 %, и «загрязненные» пески и песчаники - вакки, в!

которых содержание матрикса находится в пределах

15 — ;

75 %. При содержании матрикса более 75 % породы относятся

к глинам (аргиллитам). Напомним, что в отечественной лите-j

ратуре граничными значениями для выделения пород счита-|

ется содержание 50 %. Другими словами, многие вакки за-

падных авторов — это песчанистые и сильно песчанистые!

(алевритистые) глины.

Наиболее распространенными текстурами песчано-

алевролитовых пород являются слоистые, причем иногда об-

разуются такие мощные слои, что отложения, по сути дела,

становятся массивными. Вместе с тем для многих отложений

этого типа характерна тонко-, линзовидно- и четковидная!

слоистость, т.е. наряду с горизонтальной имеется и волни-ι

стая. Внутрислоевые текстуры представлены различными вин

дами косой слоистости, следами жизнедеятельности организ-

мов, т.е. наблюдается активная биотурбация (особенно в гли-

нистых алевролитах). Текстура поверхности слоев — знаки;

ряби течений и волнений, различные гиероглифы, следы раз-

личных организмов, трещины.

Как и все обломочные породы, песчано-алевритовые со-

стоят из двух основных частей — собственно обломочных

зерен и цементирующей массы. Последняя, впрочем, может и

отсутствовать. Глинистый материал, почти всегда присутст-

вующий в этих породах, причем иногда в значительных коли-

чествах, в основном тоже терригенный, обломочный, но игн

рает роль цемента и в собственно обломочной части не рас-

сматривается и не описывается.

Более дробное подразделение песчаных и алевритовых по-

род производится на структурной основе обломочной части.

По структуре выделяются мелко-, средне- и крупнозерни-

стые разности (с границами 0,1—0,25, 0,25

— 0,5

и 0,5—1,0 мм

для песчаных и 0,01-0,025; 0,025-0,05 и 0,05-0,1 мм для

алевритовых пород). Дополнительно отмечается характер

сортировки обломочного материала, как качественно, так, и

количественно, по аналитическим данным (см. раздел 4.2.3).

Следующим основанием классификации песчано-алеври^

товых пород является минеральный состав обломочных ком-

понентов.

Преобладающими минералами обломочной части песчано-

алевритовых пород являются кварц и полевые шпаты, пре-

278

имущественно калиевые, в меньшей степени натриевые пла-

гиоклазы (альбит —олигоклаз). Основные, существенно каль-

циевые плагиоклазы встречаются значительно реже. Кроме

минералов в этих породах, преимущественно в песчаниках,

встречаются обломки пород — лшпические компоненты. Об-

ломки магматических пород чаще всего представлены облом-

ками вулканического стекла или основной массы эффузив-

ных пород. Первые из-за своей изотропии — черные непро-

зрачные под микроскопом с анализатором, вторые обладают

характерной андезитовой, трахитовой или фельзитовой

структурой. Обломки метаморфических пород — это обычно

обломки серицитовых или хлоритовых сланцев, а также

кварцитов. Среди обломков осадочных пород заметную роль

играют лишь обломки кремнистых — халцедоновых — пород,

поскольку остальные породы легко разрушаются при перено-

се, хотя иногда встречаются обломки глинистых и даже

сульфатных пород.

Наконец, в количестве долей процента, редко

1 — 2

% в об-

ломках присутствуют акцессорные минералы, их роль в сло-

жении пород (а соответственно, в классификации и назва-

нии) ничтожна, но генетическое значение бывает значитель-

ным. Справедливости ради надо отметить, что в ряде случаев

содержание акцессорных минералов повышается до промыш-

ленных значений, появляются россыпные месторождения, и

эти минералы входят в название пород — монацитовые, хро-

митовые, ильменит-магнетитовые, рутиловые, касситерито-

вые, золоторудные (и т.д.) пески, хотя содержание этих по-

лезных рудных минералов и весьма невелико.

Цементы песчано-алевритовых пород весьма разнообраз-

ны как по составу, так и по типам и структуре. Наиболее рас-

пространены глинистые и карбонатные цементы, реже

железистые, сульфатные, опаловые. Другие показатели це-

ментации более подробно изложены в гл. 1 (раздел 1.3.3).

На основе минерально-петрографического состава обло-

мочной части песчано-алевритовые породы подразделяются

на ряд семейств (см. также раздел 5.1.4, рис. 5.5).

Мономинеральные кварцевые и олигомиктовые пески и

песчаники, как правило, светлые, почти белые или желтые за

счет поверхностного ожелезнения, сложены обычно хорошо

окатанными и хорошо отсортированными зернами кварца

(рис. 5.8), а в олигомиктовых разностях — и другими минера-

лами, содержание которых однако не превышает 25 %.

В особо чистых разностях содержание кварца достигает

95 — 99

% (юрские люберецкие пески Подмосковья, неогено-

279