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

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 9.2. Распределение кремнистых осадков в современных океанах (по А.П. Лисицину, 1978, с упрощениями).

1 — суша; 2—4 — пояса кремненакопления: 2 — экваториальный преимущественно радиаляриевый, 3

—

северный диато-

мовый и раАноляриево-диотомовый, 4 — южный-преимущественно диатомовый

ния радиоляритов, то мнения исследователей существенно

расходятся — от крайнего мелководья до абиссальных океа-

нических глубин. В основном они все же, видимо, образова-

ния достаточно глубоководные. Радиоляриевые илы (вместе с

диатомеями) современных океанов образуют широтный при-

экваториальный пояс и присутствуют в северном поясе уме-

ренных широт.

Спонголиты. Судя по названию основу спонголитов

(spongolite, sponge-spicule rock) составляют остатки губок

(Spongia). Как и радиоляриты, они являются рыхлыми

(опаловые) и твердыми (халцедоновые и халцедон-

кварцевые). Соответственно и плотность их меняется от 0,8

—

1 до 1,4—1,5 г/см

. По внешнему виду они похожи на

диатомиты и соответствующие радиоляриты, хотя опаловые

спонголиты иногда напоминают грубую шерсть или войлок за

счет наличия иголок — спикул губок, которые в этом случае

удается наблюдать с помощью небольшой лупы.

Спикулы губок одно-, трех-, четырех- и шестилучевые. В

шлифе это либо удлиненные веретенообразные иголочки, ли-

бо, в случае многолучевых спикул, своеобразные рогульки

(рис. 9.3; см также гл. 3). Поперечные сечения спикул округ-

Рис. 9.3. Спонголит. Отчетливо видны продольные и поперечные сечения

спикул губок с центральным каналом. Франция. Силур («Атлас...», 1973)

451

лые или овальные диаметром до 0,1—0,2 мм с центральным

каналом. Продольные сечения удлиненные, также с цен-

тральным каналом. Опал спикул перекристаллизуется в хал-

цедон и кварц, поэтому кроме аморфной структуры, харак-

терной для опала, формируется радиально-лучистая или кри-

сталлическая структура. Спикулы, особенно в не «чистых»

спонголитах, нередко замещаются другими минералами —•

кальцитом, глауконитом.

Цементом спонголитов в зависимости от степени перекри-

сталлизации является опал аморфной глобулярной или халце-

дон микрокристаллической структуры.

Практически все губки — морские донные животные,

причем спикулы не связаны между собой и после гибели ор-

ганизма и разложения органического вещества рассыпаются,

смешиваются с другими осадками, поэтому «чистые» спонго-

литы достаточно редки, а чаще содержат существенную при-

месь глинистого материала, различных терригенных облом-

ков, глауконит.

Губки известны в геологическом разрезе с кембрия, но

породообразующее значение их существенно меньше, чем

планктонных диатомей и радиолярий, и соответственно,

спонголиты — породы менее распространенные по сравне-

нию с диатомитами и радиоляритами; в заметных количест-

вах они появились в карбоне и развиты преимущественно в

мелу и кайнозое.

Трепелы я опоки - породы, состоящие из опала щ.

кристобалита абиогенной или реликтово-биоморфна|

структуры. Термин «трепел» (англ. tripoli, менее правильно ||

tripolite) введен в 1747 г. Валериусом для породД

обнаруженной в окрестностях г. Триполи в Ливии; та пород!

оказалась диатомитом, но слово сохранилось для опаловых

пород абиогенной структуры. Термин «опока» имеет

славянские корни и вошел в геологию из горнозаводской

практики, где он означает материал для изготовлений

изложниц и форм для литья, а в геологии приобрел более

узкое значение как порода опалового состава. В английский

язык термин пришел из польского (орока), но практически

не используется. Относительно твердые разности называются

порцелланитами (porcellanite), хотя строго соответствия,

видимо, не существует, так как описываются, например,

порцелланиты существенно кварцевые.

Окраска этих пород светлая, желтоватая, серая, иногда у

опок более темная — до темно-серой. Породы легкие за счет

высокой пористости. Так, пористость трепела нередко

452

превышает 50 %, а опоки

30 —

40 %. Соответственно объемная

ддотность пород равна 0,60-1,2 г/см

у трепелов и

1,3 —

8 г/см

у опок. В целом породы мягкие, мелоподобные (но в

тдичие от мела не реагируют с кислотой), липнут к языку

(особенно трепелы).

Таким образом, опоки — породы более прочные и не-

сколько более плотные по сравнению с трепелами. Это час-

тично связано с некоторыми изменениями минералогии: тре-

пелы — практически чисто опаловые породы, опоки наряду с

опалом содержат в том или ином количестве кристобалит —

первую кристаллическую модификацию, образующуюся при

раскристаллизации опала.

Если макроскопически трепелы и опоки еще различимы,

то под микроскопом они практически идентичны. При стан-

дартных, порядка

60 —

70-кратных увеличениях — это одно-

родная опаловая масса с сильной шагреневой поверхностью.

При больших увеличениях и на краю шлифа, где его толщина

менее стандартных 0,03 мм, можно различить микроглобу-

лярную структуру с размером шариков — глобуль порядка

0,001—0,01 мм. На фоне этой основной массы встречаются

реликты панцирей диатомей, реже спикулы губок и остатки

радиолярий. В качестве неорганических компонентов породы

нередки обломочные зерна кварца, глауконит, иногда фосфо-

рит, пирит и часто — глинистый материал.

Вообще «чистые» трепелы и опоки относительно редки и

сильно глинистые разности получили название гезы или гэзы

(англ. — gaize), или кремнистые глины. Существуют и пере-

ходные к карбонатам разности — кремнистый мергель и

кремнистый мел.

Имеется несколько представлений о происхождении тре-

пелов и опок, но большинство исследователей склоняются к

мнению, что это продукты диа-катагенетического преобразо-

вания первично биогенных пород, и прежде всего диатомитов

(подробнее о механизмах осаждения кремнезема — см. раз-

дел 9.3). В геологических разрезах трепелы и опоки образуют

достаточно мощные толщи в меловых, палеогеновых и неоге-

новых отложениях и выделяются как специфическая опоко-

вая формация.

ХАЛЦЕДОН-КВАРЦЕВЫЕ ПОРОДЫ

Строго говоря, породы этой группы часто явля-

ются в той или иной степени метаморфизованными, но пер-

вично осадочное их образование обусловливает то обстоя-

453

тельство, что они, как правило, рассматриваются в курсах

литологии. К этой группе относятся яшмы, фтаниты, лидиты

кремнистые сланцы и джеспилиты.

Яшмы (англ. — jasper) типичные и наиболее распростра-

ненные породы этой группы. Термин «яшма» появился очень

давно. Им обозначались вначале все разноцветные и пестрые

камни. Народы Древнего Востока, а затем арабы использова-

ли это слово (yescheb, yeschem) применительно ко всем зеле-

ным камням, преимущественно и нефриту.

Одной из характерных черт яшм является их цвет. Как

правило, это пестрые преимущественно красные, розовые

окраски. Впрочем, имеются и почти черные, что обусловлено

наличием оксидов марганца. Не известны лишь синие яшмы,

а яшмовая природа некоторых зеленых яшм, типа уральских

калканских, в настоящее время ставится под сомнение («Ат-

лас текстур...», 1973, с. 46). Породы, благодаря твердости сла-

гающих ее минералов, твердые с характерным раковистым

изломом и часто с острыми режущими краями. Структура в

образце пелитоморфная афанитовая, текстура нередко слои-

стая, микроскладчатая, в том числе за счет подводного опол-

зания, выраженная прежде всего изменениями цвета.

Под микроскопом структура микрокристаллическая и

ультрамикрокристаллическая (0,002

—

0,004 мм) гранобласто-

вая. Порода в шлифе иногда почти непрозрачная или буро-

красная за счет значительного количества оксидов марганца

и трехвалентного железа. Постоянное и относительно повы-

шенное содержание этих соединений — характерное свойст-

во яшм, которое и определяет их цвет. Напротив, в отличие

от других кремнистых пород, которые рассмотрены далее, в

яшмах отсутствует углерод и ничтожно содержание фосфора.

Как правило, невелико и содержание глинистого материала.

Практически во всех типичных яшмах часто обильны остатки

радиолярий, изредка отмечаются спикулы губок и остатки

фораминифер. Обломочный песчано-алевритовый материал,

как правило, отсутствует.

Специальное минералогическое изучение состава яшм

показывает, что они сложены практически только кварцем

при резко подчиненном содержании халцедона. Электронно-

микроскопическое исследование с помощью сканирующего

микроскопа выявляет однородные кристалломорфные струк-

туры яшм.

Залегают яшмы в виде пластов и прослоев, нередко доста-

точно мощных, прослеживающихся на значительные рас-

стояния среди вулканогенно-осадочных толщ. На платформах

454

яшмы не известны и развиты только в геосинклинальных об-

ластях (реликтах древних океанов).

Лидиты, фтаниты, кремнистые сланцы. Под этими

названиями выделяются породы, имеющие много общих черт,

и нередко их вообще считают синонимами.

Термин «лидит» (англ. — lidite) произошел от названия

древнеримской провинции Лидия в Малой Азии, а «фтанит»

(phthanite, phtanite) — от греческого «Λαηο» — предваряю,

т.е. является, по-видимому, предварительным определением

породы, что вполне естественно, так как пелитоморфная

афанитовая структура не позволяет быстро и надежно уста-

новить состав и саму породу. В отечественной литературе

чаще используется термин фтанит.

Эти термины, как и кремнистые сланцы (англ. — chert;

вообще слово «chert» в английском языке имеет достаточно

широкое значение и может означать почти любые кремни-

стые породы; для уточнения конкретной породы может быть

дополнительно использовано прилагательное, например, кон-

креционные кремни — см. ниже — chert nodules или nodular

chert), применяются к пластовым осадочным кремнистым по-

родам плотного массивного строения.

В отличие от яшм они характеризуются обычно темно-

серой и черной окраской, обусловленной наличием тонкорас-

сеянного битуминозного или углеродистого вещества, имеют

кварц-халцедоновый и преимущественно халцедоновый, а не

чисто кварцевый состав, содержат повышенное количество

глинистого материала, углерода, фосфора, ничтожное — мар-

ганца, а аутогенные соединения железа представлены закис-

ными формами, часто пиритом. Что касается структур, они

подобны яшмовым, здесь также встречаются радиолярии,

иногда обильные. В сканирующем микроскопе установлено,

что во фтанитах широко распространены глобулярные и аг-

регатно-глобулярные микроструктуры.

Как и яшмы, некоторые из этих пород достаточно тесно

связаны с вулканогенно-осадочными комплексами, особенно

в палеозое. Вообще кремнистые сланцы более широко рас-

пространены по сравнению с яшмами.

Наличие кливажа и сланцеватости обусловливает и назва-

ние

—

кремнистые сланцы.

Джеспилиты {jaspilite, от англ. jasper — яшма), или

железистые кварциты, — своеобразные архейские и, в

основном, нижнепротерозойские метаморфические породы,

состоящие из тонкого (миллиметры — первые сантиметры)

правильного переслаивания прослоев кварца и магнетита или

455

гематита. Кварцевые слойки кристаллической структуры

светлые либо окрашенные в красноватые цвета за счет дис-

персно рассеянных включений гематита.

9.2.2. КОНКРЕЦИОННЫЕ (ЖЕЛВАКОВЫЕ) КРЕМНИСТЫЕ

ПОРОДЫ

Конкреционные кремнистые образования, или

просто кремни, по объему значительно уступают пластовым

кремнистым породам, однако развиты достаточно широко и в

отложениях разных петрографических типов, но главным об-

разом в известняках (включая мел) и доломитах, реже мерге-

лях, фосфоритах, еще реже — в песчано-алевритовых и гли-

нистых породах. В англоязычной литературе, как правило,

нет специального термина, характеризующего конкрецион-

ные образования. Используется либо общее наименование

всех кремнистых пород — chert, либо в сочетании с уточ-

няющими словами

—

nodular chert, chert nodules.

Кремни — твердая сливная порода афанитовой структуры,

с раковистым изломом и часто с острыми краями. Текстура

чаще массивная, но бывает слоистая, наследующая первич-

ную седиментационную слоистость породы, по которой раз-

виваются кремни; цветные полосы могут создавать овально-

округлые концентрические формы. Размеры кремневых стя-

жений колеблются от долей миллиметра, и такие образования

видны только под микроскопом, до

1 — 2

м, но обычно это

сантиметры и первые десятки сантиметров. Форма этих об-

разований также крайне разнообразна — линзовидные, чече-

вицеобразные, округлые, удлиненные палочковидные, непра-

вильные амебовидные, сучковатые со своеобразными отрост-

ками на поверхности (рис. 9.4, 9.5). Уплощенные линзовидные

кремни иногда соединяются друг с другом, и тогда могут

формироваться четкообразные прослои с отдельными взду-

тиями, расширениями; эти прослои протягиваются на многие

метры, образуя своеобразные пласты (рис. 9.6). Известны и

псевдоморфозы по органическим остаткам (рис. 9.5, б).

Имеются и весьма своеобразные формы с отверстиями

внутри стяжения, где сохраняются реликты вмещающей по-

роды, гантелеобразные, напоминающие по форме и размерам

то кокон тутового шелкопряда (рис. 9.5, а), то стилизованные

фигурки животных, в том числе фантастических. Наиболее

оригинальная кремневая конкреция была найдена в районе

станции Одинцово под Москвой в 1925 г. Н.А. Григоровичем.

Форма этой конкреции, происходившей первоначально из

456

Рис. 9.4. Формы кремневых конкреций. Зарисовки. Северный Кавказ. Оксфорд

Рис. 9.5. Формы окремнения в карбонатных породах подмосковного

карбона:

а — гантелевидная конкреция в форме кокона тутового шелкопряда — плот-

ная черная масса конкреции со светло-серой, почти белой корочкой; 6 —

полностью окремнелый слепок ядра гастроподы

каменноугольных известняков, была похожа на мозг

человека. Доктор Н.А Григорович, сам специалист-анатом, а

также многочисленные специалисты-анатомы ряда научных

центров Германии, Франции, Бельгии, Австрии и других

стран практически единодушно признали эту находку как

окаменевший мозг человека — тут были два полушария, чер-

вячок мозжечка, сам мозжечок, не менее полутора десятков

извилин и другие характерные для человеческого мозга

черты.

Различны и формы залегания конкреций. Часто их распо-

ложение и уплощенная форма подчинены слоистости; ряд

кремней связан со стилолитовыми поверхностями, отмеча-

ются кремни, секущие наслоение, в том числе связанные с

458

Рис. 9.6. Слоистое расположение кремней в оксфордских отложениях Северного Кавказа. Оксфорд. Длина ручки молот-

ка 60