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

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 8.23. Продолжение

В этом отношении мезозойское позднетриасовое и

позднеюрско-раннемеловое соленакопление, происходившее

в эпоху глобального потепления, является несколько ано-

мальным и обусловлено, видимо, иными причинами.

8.7. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

СОЛЯНЫХ ПОРОД

Изучение соляных пород, кроме, пожалуй, лишь

гипсов и ангидритов, имеет свою специфику, что

определяется рядом обстоятельств. Прежде всего

большинство этих пород (исключая упомянутые гипсы и

ангидриты) легко растворимы, поэтому, изготовить из них

шлифы обычными стандартными методами невозможно.

Далее, размер кристаллов — зерен этих пород существенно

более крупный, чем в других осадочных породах, поэтому,

чтобы исследовать структуру породы, взаимоотношения

зерен и т.д., приходится изготовлять шлифы более крупных

размеров и обязательно изолировать края шлифов, иначе

гигроскопичные минералы будут растворяться и шлиф очень

быстро станет негодным для изучения. Подробнее о способах

изготовления шлифов можно узнать в специальных

руководствах («Справочное руководство...», 1958; Яржемский,

1966 и др.).

В связи с этим при изучении вещественного минерального

состава важное значение имеет химический анализ и иммер-

сионные исследования зерен.

В целом схема изучения и описания солевых пород бо-

лее-менее стандартна.

1. Макроскопическое описание породы.

Наряду с обычным описанием цвета, плотности, строения

особое внимание уделяется болыперазмерным показателям —

текстурам, таким как слоистость, включения, линзы и т.д.

При изучении образцов, особенно керна, необходимо

изготавливать плоские срезы и, по возможности, пришли-

фовки.

2. Микроскопическое описание.

2.1. Общая характеристика породы.

2.2. Основной минеральный состав породы.

2.3. Структура породы.

При описании структур необходимо вначале охаракте-

ризовать размер, форму и внутреннее строение зерен ка-

441

ждого отдельного минерала, а затем и общий тип структу-

ры — равномерно- или неравномернозернистая, характер

взаимоотношения зерен и т.д.

2.4. Текстура породы с указанием возможной причины

ее появления.

2.5. Наличие и характер включений и примесей.

2.6. Развернутое название породы и выводы об услови-

ях образования и процессах вторичных преобразований.

Напомним, что важнейшая информация об этом содер-

жится в текстурных и структурных показателях конкрет-

ной породы.

8.8. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ПРИКЛАДНОЕ

ЗНАЧЕНИЕ СОЛЯНЫХ ПОРОД

Наличие мощных соленосных толщ — надежный

показатель аридности или, по крайней мере, семиаридности

климата, т.е. важнейший инструмент палеоклиматических

реконструкций. Это также показатель палеогеографического

типа водоема, степени его изолированности от Мирового

океана, во многих случаях — его глубины. Соленосные толщи

разного типа позволяют более строго, более корректно ис-

пользовать анализ мощностей как при проведении палео-

тектонического, так и палеогеоморфологического анализа.

Минеральные соли широко используются в хозяйственной

деятельности как в быту, так и в промышленности. Известно

более 14 тысяч вариантов применения поваренной соли в

промышленности, технике, химии, медицине, сельском хо-

зяйстве и повседневной жизни. Главная ее часть — 60

—65

добычи — расходуется в пищевой промышленности, осталь-

ная практически полностью используется в химической про-

мышленности для производства соляной кислоты, получения

хлора, натриевых солей.

Калийные соли — важнейшее сырье для производства

калийных удобрений; соли магния — для получения металли-

ческого магния. Гипсы и ангидриты — -важное сырье

для производства вяжущих веществ, в том числе некоторых

специальных видов цементов, являются поделочным мате-

риалом.

Поровые рассолы соленосных толщ — источник многих

важных элементов, таких, например, как бром и йод.

С соленосными толщами связаны месторождения само-

442

родной серы, целестина, барита, флюорита, рубидия, цезия,

частично лития и бора в виде редких солей — боратов.

Нельзя не отметить и значение солевых пород в нефтяной

и газовой промышленности. Соленосные толщи — лучшие

покрышки для нефтяных и газовых залежей. По некоторым

сведениям не менее половины запасов углеводородов сосре-

доточено под солевыми покрышками. Наличие в разрезе оса-

дочных нефтегазоносных бассейнов соленосных толщ влияет

и на техническую сторону освоения месторождений. При бу-

рении во время проходки солей происходит их растворение,

что, во-первых, ухудшает качество бурового раствора и, во-

вторых, увеличивает диаметр ствола скважин; в третьих, пла-

стичность соли ведет к ее течению к стволу и смятию колонн,

как буровых, так и эксплуатационных. Для устранения этих

сложностей требуются специальные дополнительные техни-

ческие и технологические решения.

Глава

9 КРЕМНИСТЫЕ ПОРОДЫ

Кремнистые породы относятся к формациеобра-

зующим породам, хотя их количественная роль неизмеримо

меньше трех основных групп пород, слагающих осадочную

оболочку, — глин, карбонатных и обломочных пород. По под-

счетам А.Б. Ронова они составляют 2,3 % от общего объема

осадочных пород стратисферы, причем в континентальном

секторе их доля равна 1,9 %, на шельфах и континентальном

склоне — 2,6 % и в океанах 6,35 % (Ронов, 1993, табл. 5).

В целом их содержание вдвое выше содержания соляных

пород, и вместе с последними, а также отмеченной выше

триадой, они, по сути дела, слагают всю осадочную оболочку

Земли.

Изучение их геологами-нефтяниками обусловлено не толь-

ко тем, что они достаточно часто встречаются в разрезах

нефтегазоносных бассейнов, но и тем, что с некоторыми

кремнистыми толщами связаны нефтяные и газовые место-

рождения (формация Монтерей запада США, ряд месторож-

дений Сахалина и др.). Кроме этого ряд важных нефтегазо-

продуцирующих комплексов представлен кремнистыми от-

ложениями либо эти отложения существенно обогащены

кремнистым материалом (баженовская свита Западной Сиби-

ри, доманик Восточно-Уральской и Тимано-Печорской про-

винций, упомянутая формация Монтерей и др.).

Подробные сведения об этих породах и связанных с ними

проблемах приводятся в капитальных учебниках, каким явля-

ется, например, трехтомник В.Т. Фролова (1993), справочни-

ках («Атлас текстур...», 1978; «Справочник по литологии»,

1983; «Справочное руководство...», 1958; «Систематика и

классификация...», 1998), а также специальных монографиях

и сборниках («Геохимия кремнезема», 1966; «Происхождение

и практическое использование...», 1987 и др.), в отдельных

статьях в периодической печати. Один из номеров журнала

444

«American Association of Petroleum Geologists, Bulletin» (V. 85,

№ 1, 2001) специально посвящен кремнистым резервуарам

нефти и газа Северной Америки.

9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КРЕМНИСТЫХ

ПОРОДАХ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Уже по названию ясно, что кремнистые породы,

или силициты (некоторые авторы предпочитают термин

кремневые породы, так как в русском языке суффикс «-ист»

означает лишь примесь, в то время как в этих породах крем-

незем преобладает) состоят на 50 % и более из минералов

кремнезема. Вместе с тем кварцевые и олигомиктовые песча-

ники к кремнистым породам не относятся, хотя содержат не

менее 75 % кварца.

На этом примере еще раз отчетливо проявляется отмечен-

ное ранее (см. гл. 1) важнейшее свойство пород и их отличие

от минералов: порода характеризуется тремя основными по-

казателями — минеральным составом, структурой и тексту-

рой, а минерал — химическим составом и структурой.

Исходя из этого положения, из состава кремнистых пород

исключаются породы обломочной структуры и соответствен-

но обломочного происхождения. Другими словами, кремни-

стые породы можно определить как осадочные породы, более

чем на половину состоящие из аутигенного кремнезема, или,

используя не генетический, а структурный признак — это

породы, состоящие из минералов кремнезема и не имеющие

обломочной структуры. Последнее определение формально

более строгое, хотя давать определения в форме отрицания

не принято.

Основными минералами кремнистых пород являются опал,

халцедон и кварц. Оптические характеристики этих минера-

лов приведены в гл. 2.

В кремнистых породах устанавливается ряд минералов от

опала-Α через кристобалит и тридимит к халцедону и кварцу,

и во многих, если не в большинстве случаев халцедон-

кварцевый состав кремнистых пород — это результат катаге-

нетической кристаллизации первичного аморфного опала.

Определение этих минералов и их количественных соот-

ношений обычно проводится с помощью рентгеноструктурного

анализа, и, как правило, применяется несколько упрощенная

терминология: обыкновенный рентгеноаморфный опал —

опал-Α; опал с кристобалитом — опал OK (или ОС — от

445

cristobalite); кристобалит-тридимит — опал KT (или опал-

CT — от tridymite).

В обобщенном виде все кремнистые породы по минераль-

ному составу подразделяются на опал-кристобалитовую и

халцедон-кварцевую группы.

Систематика и классификация кремнистых пород обычно

основывается на трех основных показателях — минеральном

составе, структуре и форме нахождения в природе.

По составу естественно выделяются опаловые, халцедоно-

вые, кварцевые и, что чаще, смешанные опал-кристобали-

товые и, преимущественно, халцедон-кварцевые породы. По

структуре все кремнистые породы разделяются на две боль-

шие группы: с биоморфной и абиоморфной (небиоморфной)

структурой с дальнейшими более дробными подразделе-

ниями.

Если вещественные и структурные признаки используются

при классификации практически всех осадочных пород, то

третий показатель — формы нахождения в природе — спе-

цифичен именно для кремнистых пород. Дело в том, что, на-

ряду с общей для всех осадочных пород и наиболее распро-

страненной пластовой, слоистой формой, частой формой на-

хождения кремнистых пород является конкреционная. В ко-

личественном отношении последняя форма уступает пласто-

вым образованиям, но подобные кремнистые образования

развиты весьма широко в разных типах иных, некремнистых

пород, и обособление ее вполне оправдано.

Таблица 9.1

Схема классификации кремнистых пород

Форма

нахожде-

ния

Структура

Минеральный состав Форма

нахожде-

ния

Структура

Опал, кристобалит Халцедон, кварц

Пластовая Биоморфная

Диатомиты, радио-

ляриты, спонголиты

Радиоляриты,

спонголиты

Пластовая

Абио-

морфная

Аморф-

ная

Трепелы, опоки,

порцелланиты

—

Пластовая

Абио-

морфная

Кристал-

лическая

Яшмы, фтаниты,

лидиты, кремни-

стые сланцы, джес-

пилиты

Конкре-

ционная

Абио-

морфная

Кристал-

лическая

Кремни

Корковая

Абио-

морфная

Аморф-

ная

Гейзериты, кремни-

стые туфы

—

446

Формально форма залегания не является чисто петрогра-

фическим признаком, характеризующим именно породу — ее

состав и строение, однако при литологических исследовани-

ях, когда изучается не только собственно порода, но и форма

ее нахождения, залегания, этот специфический признак мо-

жет и должен учитываться. Строго говоря, исходя из этого

принципа, необходимо выделить еще одну форму — корко-

вую, которая развита еще меньше.

Именно в такой последовательности — пластовые, кон-

креционные, корковые — и будут рассмотрены основные ти-

пы кремнистых пород. Дальнейшее подразделение внутри

этих групп проведено по минеральному составу и структуре

(табл. 9.1).

9.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ КРЕМНИСТЫХ ПОРОД

9.2.1. ПЛАСТОВЫЕ КРЕМНИСТЫЕ ПОГОДЫ

ОПАЛОВЫЕ ПОРОДЫ

Опаловые породы достаточно отчетливо подраз-

деляются на две группы: с биоморфной структурой — диато-

миты, радиоляриты и спонголиты, и с абиоморфной структу-

рой — трепелы и опоки.

Диатомиты (diatomite) — породы более чем на 50 %

состоящие из опаловых скелетных остатков диатомовых

водорослей, сцементированных опалом. По внешнему виду

это белые, серые, желтоватые чрезвычайно легкие породы

(объемная плотность их изменяется от 0,21 до 1,0 г/см , со-

ставляя обычно 0,4—0,85 г/см

, а пористость 70—90 %). Тек-

стуры диатомитов микрослоистые, полосчатые, однако в об-

разце могут быть однородными массивными. Породы мягкие,

легко растираются пальцами, липнут к языку. В этом отно-

шении они напоминают мел и белые каолинитовые глины. В

отличие от мела они не реагируют с кислотой, в отличие от

каолинита не жирные на ощупь и не размокают в воде, как

глины.

В шлифе структура диатомитов биогенная, обусловленная

наличием остатков диатомей (рис. 9.1, см. также гл. 3). Следу-

ет отметить, что размеры панцирей диатомей редко превы-

шают 0,1 мм, поэтому лучше работать с увеличением не-

сколько больше стандартного, например, использовать объек-

тив № 20.

447

Рис. θ. I. Диатомит органогенной структуры. Порода сложена крупными

(0,1-0,13 мм) опаловыми створками диатомей. Краснодарский край. Неоген

(«Атлас...», 1973)

Форма диатомей достаточно разнообразна — округлая,

овальная, треугольная и многоугольная, с радиальным и кон-

центрическим расположением камерок, а также удлиненная в

виде «лесенок», где две параллельные прямолинейные или

изгибающиеся стенки соединяются короткими перегородка-

ми (см. рис. 3.34

— 3.36).

Первые формы чаще развиты в мор-

ских отложениях, вторые, удлиненные — в пресноводных

озерных.

Цементируются остатки диатомей бесструктурным

аморфным же опалом; при использовании сканирующего

электронного микроскопа иногда можно увидеть глобулярное

строение этого цементирующего опала.

В морских диатомитах обычно присутствует значительное

количество глинистых частиц, зерна кварца и глауконита.

Пресноводные диатомиты нередко более чистые.

Диатомеи и соответственно диатомиты появились в юре,

но массовое развитие получили с позднего мела. Диатомовые

осадки современных водоемов образуют два достаточно ши-

448

роких пояса — южный циркумполярный вокруг Антарктиды

(главный пояс) и северный Тихоокеанский. Кроме того, диа-

детомен вместе с радиоляриями присутствуют и в экватори-

альном поясе, прослеживаемом в Тихом и Индийском океа-

нах (рис. 9.2).

Радиоляриты (radiolarite) в отличие от диатомитов бывают

рыхлые и твердые. Первые имеют первичный опаловый или,

чаще, опал-кристобалитовый состав и иногда называются

радиоляриевой землей, вторые состоят из халцедона и

кварца, которые образовались при раскристаллизации

первичного опала.

Чистые радиоляриты — породы светлые, но примеси ок-

рашивают их и в другие часто более темные серые, желтова-

тые, зеленоватые, красные цвета. В типичных радиоляритах

более 50 % их объема сложено остатками радиолярий —

планктонных организмов, скелет которых имеет форму ша-

риков, колпачков (и т.д.) с характерными игольчатыми вы-

ростами, которые обусловливают большую плавучесть. Нали-

чие таких выростов-лучей определяет и другое название ра-

диолярий

—

лучевики.

В шлифе остатки радиолярий выглядят как небольшие

светлые кружочки размером

0,05 — 0,2

мм, реже до 0,5 мм, с

характерными радиально расположенными наростами — ос-

татками лучей-иголок.

Большинство радиолярий имеет опаловый скелет (редкие

древние формы — целестиновый), однако этот опал в древ-

них толщах (в палеозое — практически полностью, в мезозое

и нижнем кайнозое — часто) перекристаллизуется в халце-

дон и кварц. Отмечены также псевдоморфозы по раковинкам

радиолярий глауконита, замещение их оксидами и сульфида-

ми железа и марганца, фосфатами, реже кальцитом.

Структура неизмененных опаловых радиоляритов отчетли-

во биоморфная; по мере раскристаллизации она переходит в

реликтово-биоМорфную. Вмещающая минеральная масса

либо аморфная, глобулярная (в случае опалового состава),

либо крипто- и микрокристаллическая (в случае раскристал-

лизации).

Радиолярии достоверно известны с кембрия и развиты в

течение всего фанерозоя. Кроме собственно радиоляритов

остатки этих организмов встречаются в других типах крем-

нистых пород — в кремнистых сланцах, яшмах и др.

Практически все радиолярии — морские эвригалинные

формы, обитающие на самых разных глубинах, вплоть до

абиссальных в 7

—8

тыс. м. Что касается глубины образова-

449