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

Подождите немного. Документ загружается.

форму, однородность и т.д., для подобной породы с полным

основанием используется термин «оолитовая структура» или

«известняк оолитовой структуры». Вместе с тем сами оолиты

состоят из особым образом расположенных кристаллов, т.е.

имеют свою внутреннюю кристаллическую структуру, а

своеобразие расположения агрегатов этих кристаллов в про-

странстве и друг относительно друга определяет и свою

внутреннюю текстуру конкретного оолита. На этом примере

еще раз можно убедиться в иерархичности геологических

образований, наличии разных уровней организации. Так, на

уровне оолита его структурой будет кристаллическая, а тек-

стура концентрическая и радиально-лучистая. На уровне же

породы оолиты выступают уже как компонент породы, и

структура породы будет оолитовая.

Подобные сложности определяют то обстоятельство, что

установить четкую грань между структурой и текстурой при

петрографических исследованиях, особенно стандартных и

массовых, удается далеко не всегда. Это иногда приводит к

тому, что под структурой понимается лишь строение, уста-

навливаемое при микроскопических исследованиях, а под

текстурой — при макроскопических. Как ясно из приведенг

ных выше материалов, подобные представления не обосног

ваны. Вместе с тем нельзя не признать, что текстуры в целом

являются более «крупноразмерной» чертой строения породы,

чем структуры. Подобные нечеткости не отрицают важности

и необходимости различать эти понятия, а главное, характе-

ристики, связанные с особенностями строения слагающих

породу фрагментов (структур) и их взаимным расположением

в пространстве (текстур).

Строго говоря, дословный перевод латинских слов струк-

тура (structura) и текстура (textига) весьма близок и означает

строение, взаиморасположение и связь составных частей,

поэтому использовать буквальное значение этих терминов

неправомерно, они как бы потеряли свой первичный смысл и

имеют ныне самостоятельное и отличное друг от друга зна-

чение.

Следует, наконец, отметить еще одно обстоятельство, яв-

ляющееся, видимо, следствием первично близкого значения

этих терминов. В англоязычной литературе термины structure

и texture часто употребляются в прямо противоположном

смысле, нежели в литературе отечественной и немецкой

(die Struktur и die Textur), т.е. характеристика фрагментов по-

роды описывается термином texture, а их взаимное располо-

жение — siruciure. Вместе с тем многозначность слова

«структура» не позволяет утверждать, что такой перевод

(structure — текстура, texture — структура) всегда однозначно

правильный. По контексту иногда, хотя и не часто, может

быть «прямое», соответствующее русскому значение.

Поскольку изучение горной породы в поле, а также в ла-

бораторных условиях и на лабораторных занятиях в учебном

процессе начинается с описания образца породы, рассмотрим

вначале более «крупноразмерные» характеристики породы,

т.е. ее текстуру, и лишь затем структуру, которая, как отме-

чалось выше, чаще изучается в шлифах.

Иллюстрации и описания многих текстур и структур оса-

дочных горных пород имеются в специальных изданиях («Ат-

лас текстур...», т. 1, 1962, т. 2, 1969, т. 3, 1973; «Атлас струк-

тур...», 1974; «Осадочные породы...», 1987, 1990), многочис-

ленных работах, посвященных более конкретным объектам

(например, Ботвинкина, 1962; «Обстановки осадконакопле-

ния...», 1990; Рейнек, Сингх, 1981 и др.), а также в прекрасно

выполненных в цвете зарубежных изданиях («А Color

Illustrated...», 1978, 1979; «Sandstone Petrology», 2002; Scholle,

Ulmer-Scholle

2003).

1.3.1. НЕКОТОРЫЕ ТИПЫ ТЕКСТУР

ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Текстуры осадочных пород чрезвычайно разно-

образны; многие из них образуются при определенных усло-

виях и поэтому имеют очень важное генетическое значение,

происхождение других до сих пор неясно. Нет, естественно,

и сколько-нибудь всеобъемлющей систематики текстур. В

первом приближении большую часть текстур можно объеди-

нить в три группы — слоистые, внутрислоевые и на границах

слоев.

Слоистость является одним из наиболее характерных

свойств осадочных образований, недаром осадочную обо-

лочку Земли называют стратисферой (от лат. stratum — мат-

рас, настил, пласт). Она выражается в чередовании слоев

разного петрографического состава (известняки — доломиты,

песчаники — глины), разной гранулометрии (песчаники мел-

ко- и среднезернистые и др.), разного цвета или любых дру-

гих показателей. Образование слоев связано с изменением

условий седиментации, и очень часто они обособляются друг

от друга поверхностями наслоения (слоевыми швами), кото-

рые отражают либо краткие паузы в седиментации, либо

Таблица

1.4

Схема подразделения слоев

по их

мощности (толщине)

Атлас текстур...,

1962,

с. 37

Прошляков, Кузнецов,

1991, с. 89

Геологический словарь,

1978, т. II

с. 240

Пласты

Мощ-

ность,

Пласты

Мощ-

ность,

Слоистость

Мощ-

ность,

Глыбовые

или

массив-

ные

>50

Массивно-

слоистые

>50

Очень круп-

ная

>100

Крупнослои-

стые

10-50

Толстослои-

стые

5-50

Крупная

50-100

Средняя 25-50

Среднеслои-

стые

2-10

Среднеслои-

стые

2-5

Мелкая

10-25

Тонкослои-

стые

0,02-2 Тонкослои-

стые

0,1-2

Тонкая

1-10

Очень

тон-

кая

0,01

-1.0

Листоватые

или

микро-

слоистые

<0,02

Микрослои-

стые

<0,1

Микрослои-

стость

<0,01

Данбар, Роджерс,

1962,

с.

109

Петтиджон,

1981,

с.

133

Pfeiffer

et al.,

215

Название

Мощ-

ность,

Название

Мощ-

ность,

Пласты

(Schichten)

Мощ-

ность,

Слои

(beds)

Очень толсто-

слоистые (very

thick-bedded)

>100

Слои

Толсто-

слои-

стые

>120

Массив-

рые

(mas-

sig)

>200

Слои

(beds)

Толстослои-

стые (thick-

bedded)

30-100

Слои

Тол-

стые

60-120

Толсто-

слоистые

(dick

bankig)

63 - 200

Слои

(beds)

Среднеслои-

стые (medium-

bedded)

10-30

Слои

Тол-

стые

60-120

Слоистые

(bankig)

20-63

Слои

(beds)

Тонкослои-

стые (thin-

bedded)

3-10

Слои

Тонкие

5-60

Тонко-

слоистые

(dtlnn

bankig)

6,3-20

Слои

(beds)

Очень тонкос-

лоистые (very

thin-bedded)

1-3

Слои

Тонкие

5-60

Плитча-

тые

(plat-

tig)

2-6,3

Слои

(beds)

Очень тонкос-

лоистые (very

thin-bedded)

1-3

Слои

Очень

тонкие

1-5

Плитча-

тые

(plat-

tig)

2-6,3

Слои

(beds)

Очень тонкос-

лоистые (very

thin-bedded)

1-3

Слои

Очень

тонкие

1-5

Тонко-

плитча-

тые

(dOnn

plattig)

0,63-2

Пропластки

(laminae)

Полосчатые

(laminated)

0,3-1

Слойки

Очень

тонкие

Листова-

тый

(blat-

Wg)

0,2-0,63

Пропластки

(laminae)

Тонкополос-

чатые (thinly-

laminated)

<0,3

Слойки

Очень

тонкие

Тонколи-

стоватый

(dOnn

blattrig)

<0,2

Рис. 1.2. Некоторые типы слоистых текстур:

а — горизонтальная микро-тонкослоистая (Армения; средний миоцен); 6 —

пологоволнистая (Северный Кавказ; нижний титон); в — линзовидно-

слоистая и перекрестно-слоистая, местами со срезанием

резкие изменения условий, либо, наконец, поверхности эро-

зии. Обычно подразделение слоистости производится прежде

всего по мощности (толщине) отдельных слоев. В первом

приближении различают текстуру толстослоистую —

при мощности отдельных слоев более 1 м, среднеслоистую

(0,1 —

1,0 м), тонкослоистую (0,001—0,1 м) и микрослоистую

(< 0,001 м). В англоязычной литературе обычно различают

слой мощностью более 1 см [bed, множественное число beds)

и пропласток, слоек мощностью менее 1 см (lamina, множест-

венное число laminae). Существуют и более дробные подраз-

деления, однако граничные размеры отдельных типов, как и

сами названия, далеко не всегда совпадают (табл. 1.4).

По морфологическим признакам различают слоистость

горизонтальную, пологоволнистую, линзовидную и т.д.

(рис. 1.2).

Своеобразным типом горизонтальной слоистости является

так называемая градационная слоистость (graded bedding).

Здесь текстурный признак — слоистость — как бы комплек-

сируется со структурным — с изменением размерности сла-

гающих пласт зерен. Суть этой слоистости заключается в

том, что в слое снизу вверх последовательно сокращается

размер обломков; при этом может происходить и смена от-

дельных типов пород. Так, крупнозернистые песчаники по-

дошвы в кровле сменяются не только песчаниками мелкозер-

нистыми, но и глинами. Подобная слоистость весьма харак-

терна для отложений мутьевых или турбидитных потоков

(turbidity current), которые образуются на подводных склонах

и у их подножий. Нижняя часть такого пласта — это обло-

мочные отложения турбидитного потока с градационной

слоистостью и своими внутренними текстурами, а верхняя —

тонкие собственно пелагические образования. Подобный ге-

нетически связанный набор получил название многослоя, или

цикла Боумы, по имени описавшего его ученого (рис. 1.3).

Градационная слоистость без характерных для турбидитов

особенностей (эрозионный контакт, внутрислоевые текстуры

и др.) отмечается и в мелководных условиях, например, при

осаждении из богатых взвесью паводковых вод и др.

Масштаб слоистости показывает, что эта текстура является

не только, а часто не столько свойством горной породы,

сколько свойством комплекса отложений — породно-слоевых

ассоциаций. Поэтому эта текстура изучается в основном в

обнажениях и крупных штуфах, реже в образцах и еще реже

под микроскопом. При описании в образце и шлифе необхо-

димо отметить характер проявления слоистости (изменение

состава, цвета, включения и т.д.), ее морфологический тип,

характер границ и другие показатели. При отсутствии в об-

разце слоистости неточно говорить о массивной текстуре;

правильнее использовать более нейтральные формулировки

типа «слоистость в образце не установлена» или, хуже, —

«текстура в пределах образца массивная».

Среди внутрислоевых

текстур

отметим прежде всего ко-

сую слоистость. Она проявляется в том, что в пределах пла-

ста, ограниченного более или менее параллельными грани-

цами, наблюдается более мелкая, наклонная к этим границам

слоистость. Подобные текстуры наблюдаются в песчаниках,

иногда в известняках и возникают при поступательных дви-

жениях транспортирующей среды — водной или воздушной.

Существует масса разновидностей косой слоистости, которые

во многом определяются конкретными условиями осадкона-

копления. В самом общем виде по типу косой слоистости

возможно различать субаквальные (водные) и субаэральные

(воздушные) обстановки. Так, в эоловых отложениях косо-

слоистые серии достигают иногда

12 — 30

м, в то время как в

водных их мощность не превышает 1,0—1,5 м. Эоловая косая

слоистость в отличие от речной характеризуется волнистыми

Рис. 1.3. Стандартный идеализированный разрез об-

ломочных среднезернистых турбидитов Боумы:

д — песчаники массивные или градированные по

размеру; В — песчаники с параллельной слоисто-

стью; С — песчаники с рябью течений; D — мелко-

зернистые песчаники и алевролиты с параллельной

слоистостью; E — тонкозернистые осадки, снизу

Турбидитные, сверху пелагические, нередко биотур-

бированные

Рис. 1-4. Зарисовка текстуры подводного оползания

в микрослоистых озерных доломитах и известня-

ках. Малый Каратау, Казахстан. Верхняя юра

Среднезернистый

турбидит

(классический)

.V--VivV..'

слойками, непостоянством и изменением углов падения, час-

тым срезанием одних слойков другими. В обоих случаях на-

правление падения косых слойков указывает направление

движения транспортирующей среды, т.е. переноса.

Внутри слоя нередко отмечаются различные включения,

неправильные напластования, взаимные срезания и т.д. Это

создает огромное морфологическое разнообразие текстур,

многие из которых с их возможной генетической интерпре-

тацией описаны в специальных монографиях и статьях (Бот-

винкина, 1962; Кутырев, 1968; Лидер, 1986; Рейнек, Сингх,

1981 и др.).

Своеобразными внутрислоевыми текстурами являются

сложно построенные запрокинутые микроскладки подводного

оползания слабо литифицированных осадков, которые обра-

зуют интенсивно деформированный горизонт среди парал-

лельно слоистых отложений и которые нередко удается на-

блюдать и в образцах (рис. 1.4).

Внутри пластов, а также на их границах в относительно

легко растворимых породах — известняках, доломитах, ан-

гидритах, но иногда и в песчаниках — наблюдаются стило-

Рис. 1.5. Стилолитовые швы в микрозернистом известняке. Западный Узбе-

кистан. Келловей - оксфорд. Диаметр керна 7,5 см

литовые текстуры, или — в плоском сечении — стилолито-

вые швы (рис. 1.5, 1.6). Это бугорчатые пилообразные линии

(в пространстве — бугристые поверхности) с амплитудой от-

дельных зубцов, достигающей иногда нескольких десятков

сантиметров. Эти поверхности (швы) фиксируются обычно

тонкими глинистыми прослойками, иногда зернами обломоч-

ного кварца, нередко битумным материалом. Формирование

их связано с неравномерным растворением под давлением.

Дело в том, что при первичной не идеально ровной поверх-

ности давление будет больше на выпуклых и вогнутых участ-

ках и меньше — на склонах между ними. Поскольку в усло-

виях более высоких давлений растворение происходит более

интенсивно, участки породы над выпуклостью, равно как и

под вогнутостью, растворяются быстрее, и первичная весьма

слабо выраженная неровность становится все более резкой,

бугристой.

Рис. 1.6. Микрофотография стилолитового шва в микрозернистом известня-

ке. Видно сгущение глинистого материала в вершинах шипов и почти пол-

ное его выжимание в вертикальных участках зубьев. Западный Узбекистан.

Келловей - оксфорд

При растворении и выносе растворенного вещества оста-

ется нерастворимый, чаще всего глинистый материал, кото-

рый концентрируется на этой бугристой поверхности и осо-

бенно на вершинах зубцов. Взаимное перемещение выше- и

нижележащих пород по стилолитовой поверхности отмеча-

ется также бороздами и зеркалами скольжения на гранях

зубьев и шипов. Подобные текстуры нередко наблюдаются

также в образцах и даже шлифах. При этом можно выяснить

ряд весьма интересных подробностей и деталей вторичных

преобразований изучаемой породы, в частности, определить

степень усадки и количество растворенного и вынесенного

материала. Например, если стилолит пересек оолит, то от

бывшей округлой формы остаются лишь два сегмента. Мыс-

ленно раздвигая эти сегменты до получения исходного круга,

можно установить величину сокращения первичного объема

(рис. 1.7). Аналогичная операция возможна в случае любого

фрагмента породы, любого форменного элемента, первичную

форму и размер которого несложно восстановить — по сте-