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

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 1.16. Порфировая структура каменной соли. Крупные (до 2,5 мм) идио-

морфные кристаллы галита в массе мелкозернистого галита с примесью

гало пелито во го материала (черное). Припятская впадина. Верхний девон.

(«Атлас структур...», 1974)

ничений. Именно в таком значении этот термин перешел и к

кристаллическим структурам осадочных пород. В то же время

в осадочных породах значительно более распространены обо-

собленные элементы — «зерна» в более точном значении

этого слова. Поэтому граноморфными — зернистыми — яв-

ляются структуры, состоящие из каких-либо форменных эле-

ментов — обломков, остатков организмов и их обломков,

оолитов и т.д. В этом втором значении термин широко ис-

пользуется, в частности, при изучении и описании карбонат-

ных пород (см. гл. 7).

Следует, однако, отметить, что подобные названия в прак-

тической работе употребляются не всегда и часто использу-

ются термины, характеризующие более частные структуры

конкретных типов пород.

Органогенные структуры (или, правильнее, - органоморф-

ные, бноморфные) — это структуры, образованные скелет-

Таблица 1.6

Схема подразделения кристаллических (кристаллически-зернистых,

коисталломорфных) структур осадочных пород

Подразделение

по размеру

кристаллов, мм

Подразделение

по однородности

размеров

кристаллов

Подразделение

по степени

правильности

формы кристаллов

Подразделение

по морфологии

кристаллов

(зерен)

Гигантозерни-

стая (кристал-

лическая) > 2

Грубозернистая

(кристалличе-

ская) 1,0-2,0

Крупнозерни-

стая (кристал-

лическая)

0,5-1,0

Среднезерни-

стая (кристал-

лическая)

0,25-0,5

Мелкозернистая

(кристалличе-

ская) 0,1-0,25

Тонкозернистая

(кристалличе-

ская) 0,05-0,1

Микрозернистая

(кристалличе-

ская) 0,005 - 0,05

Пелитоморфная

< 0,005

Равнозернистая

(равнокристал-

лическая, го-

меомерная, го-

меометрическая,

гомеометричес-

ки-зернистая)

Идиоморфнозер-

нистая (панидио-

морфнозернистая,

эвгедральная, идио-

топическая) — по-

рода состоит из

идиоморфных кри-

сталлов с правиль-

ными кристалло-

графическими

формами

Граноморфная

(гранобластовая,

мозаичная) — по-

рода состоит из

кристаллов более

или менее изо-

метричной фор-

мы, как правило,

ксеноморных

Гигантозерни-

стая (кристал-

лическая) > 2

Грубозернистая

(кристалличе-

ская) 1,0-2,0

Крупнозерни-

стая (кристал-

лическая)

0,5-1,0

Среднезерни-

стая (кристал-

лическая)

0,25-0,5

Мелкозернистая

(кристалличе-

ская) 0,1-0,25

Тонкозернистая

(кристалличе-

ская) 0,05-0,1

Микрозернистая

(кристалличе-

ская) 0,005 - 0,05

Пелитоморфная

< 0,005

Равнозернистая

(равнокристал-

лическая, го-

меомерная, го-

меометрическая,

гомеометричес-

ки-зернистая)

Гипидиоморфно-

зернистая (субгед-

ральная, кристал-

лобластическая,

гипидиотопичес-

кая) — порода со-

стоит из кристал-

лических зерен, в

которых наблюда-

ется хотя бы один

кристаллографиче-

ский элемент —

грань, ребро, угол

Лепидоморфная

(лепидобластовая,

чешуйчатая, лис-

товая) — порода

состоит из кри-

сталлов удлинен-

ной, чешуйчатой

формы

Гигантозерни-

стая (кристал-

лическая) > 2

Грубозернистая

(кристалличе-

ская) 1,0-2,0

Крупнозерни-

стая (кристал-

лическая)

0,5-1,0

Среднезерни-

стая (кристал-

лическая)

0,25-0,5

Мелкозернистая

(кристалличе-

ская) 0,1-0,25

Тонкозернистая

(кристалличе-

ская) 0,05-0,1

Микрозернистая

(кристалличе-

ская) 0,005 - 0,05

Пелитоморфная

< 0,005

Разнозернистая

(разнокристал-

лическая, гетеро-

морфная, гете-

ромерная, гете-

рометрическая,

гетерометриче-

ски-зернистая)

Разновид-

ность

—

порфи-

ровидная

Гипидиоморфно-

зернистая (субгед-

ральная, кристал-

лобластическая,

гипидиотопичес-

кая) — порода со-

стоит из кристал-

лических зерен, в

которых наблюда-

ется хотя бы один

кристаллографиче-

ский элемент —

грань, ребро, угол

Лепидоморфная

(лепидобластовая,

чешуйчатая, лис-

товая) — порода

состоит из кри-

сталлов удлинен-

ной, чешуйчатой

формы

Гигантозерни-

стая (кристал-

лическая) > 2

Грубозернистая

(кристалличе-

ская) 1,0-2,0

Крупнозерни-

стая (кристал-

лическая)

0,5-1,0

Среднезерни-

стая (кристал-

лическая)

0,25-0,5

Мелкозернистая

(кристалличе-

ская) 0,1-0,25

Тонкозернистая

(кристалличе-

ская) 0,05-0,1

Микрозернистая

(кристалличе-

ская) 0,005 - 0,05

Пелитоморфная

< 0,005

Разнозернистая

(разнокристал-

лическая, гетеро-

морфная, гете-

ромерная, гете-

рометрическая,

гетерометриче-

ски-зернистая)

Разновид-

ность

—

порфи-

ровидная

Гипидиоморфно-

зернистая (субгед-

ральная, кристал-

лобластическая,

гипидиотопичес-

кая) — порода со-

стоит из кристал-

лических зерен, в

которых наблюда-

ется хотя бы один

кристаллографиче-

ский элемент —

грань, ребро, угол

Нематобластовая

(нематобластичес-

кая, фиброблас-

тическая, волок-

нистая) — порода

состоит из тонко-

волокнистых кри-

сталллов либо па-

раллельно-, либо

спутанно-волок-

нистого строения

Гигантозерни-

стая (кристал-

лическая) > 2

Грубозернистая

(кристалличе-

ская) 1,0-2,0

Крупнозерни-

стая (кристал-

лическая)

0,5-1,0

Среднезерни-

стая (кристал-

лическая)

0,25-0,5

Мелкозернистая

(кристалличе-

ская) 0,1-0,25

Тонкозернистая

(кристалличе-

ская) 0,05-0,1

Микрозернистая

(кристалличе-

ская) 0,005 - 0,05

Пелитоморфная

< 0,005

Разнозернистая

(разнокристал-

лическая, гетеро-

морфная, гете-

ромерная, гете-

рометрическая,

гетерометриче-

ски-зернистая)

Разновид-

ность

—

порфи-

ровидная

Ксеноморфнозер-

нистая (ангедраль-

ная, ксеното-

пическая) — поро-

да состоит из кри-

сталлических зерен

неправильной

формы, не имею-

щих ни одного

кристаллографи -

ческого элемента

Нематобластовая

(нематобластичес-

кая, фиброблас-

тическая, волок-

нистая) — порода

состоит из тонко-

волокнистых кри-

сталллов либо па-

раллельно-, либо

спутанно-волок-

нистого строения

Рис. 1.17. Известняк фораминиферовый. Раковины фораминифер и их об-

ломки сцементированы тонко-среднекристаллическим кальцитом. Тип це-

мента - базальный. Пример органогенной структуры. Без анализатора.

Оренбургская область. Турне

ными остатками организмов и их обломками (рис. 1.17).

Эти структуры характерны для карбонатных и отчасти

кремнистых (опаловых) пород и фосфоритов, так как прак-

тически все известные в фанерозойской истории организмы]

строили свой скелет из карбонатов кальция, реже — карбо-

ната магния, фосфата кальция и опала. К этой группе струк-

тур относятся и многие биохемогенные образования типа

строматолитов.

Для многих пород — карбонатных, фосфатных, же-

лезистых (бурых железняков), некоторых глин, бокситов —

характерны сферово-агрегатвые или сферово-сгустко-

вые структуры (рис. 1.18). Они представляют собой скоп-

ление округлых или эллипсоидальных образований раз-

ного минерального состава с различным внутренним строе-

нием — радиально-лучистым, концентрическим, пелито-

морфным.

В зависимости от морфологии, внутреннего строения и

размера они имеют различные названия — оолиты,

Рис. 1-18. Известняк онколитовый с кальцитовым цементом перового типа,

мелко-среднезернистой структуры. Пример сферово-сгустковой структуры.

Без анализатора. Северный Кавказ. Титон

сферолиты, ооиды, пеллеты, пелоиды, сгустки и т.д. (по-

дробнее об этих формах см. гл. 7 и терминологический

словарь).

1.3.3. ЦЕМЕНТЫ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Для строения очень многих осадочных пород,

исключая лишь породы с полностью кристаллической струк-

турой, характерна одна важная особенность — они сложены

как бы двумя структурно и функционально различными эле-

ментами — зернами (форменными элементами) и связующей

их массой — цементом. Наиболее отчетливо это проявляется

в обломочных породах, где зерна — это принесенные извне

обломки других пород и минералов, и прежде всего кварца и

различных силикатов. В других породах эти зерна или, в бо-

лее общем виде, форменные элементы весьма разнообразны.

Это могут быть остатки раковин и их обломки, нескелетные

образования — оолиты, сгустки, желваки и т.д. Такая специ-

фика — сложение породы из двух структурных компонен-

тов — определяет и характер описания пород.

Поскольку цементы являются специфической составной

частью многих осадочных пород, следует специально остано-

виться на их общей характеристике. Прежде всего необхо-

димо отметить, что цементы весьма разнообразны и должны

классифицироваться или, точнее, подразделяться на основе

ряда, причем разных показателей. Именно поэтому характе-

ристика цементов не может ограничиваться одним-двумя по-

казателями, а должна быть многофакторной. Вместе с тем

вовсе не обязательно, что в каждом шлифе присутствуют все

отмеченные ниже виды цементов.

В настоящее время можно указать по крайней мере шесть

показателей — как вещественно-структурных, так и генети-

ческих, по которым подразделяются и которыми характери-

зуются цементы:

1 — минеральный состав;

2 — количественные соотношения и характер взаимного

расположения зерен и цемента;

3 — структура цемента;

4 — характер взаимодействия зерен и цемента;

5 — время образования цемента;

6 — характер распределения цемента в породе.

1. По вещественному (минеральному) составу цементы бы-

вают глинистыми, т.е. состоящими из глинистых минералов,

карбонатными (кальцитовыми, доломитовыми, сидерито-

выми), кремнистыми (опаловыми, халцедоновыми, кварце-

выми), сульфатными (гипсовыми, ангидритовыми), желези-

стыми (лимонитовыми, марказитовыми, пиритовыми), фос-

фатными и др.

Цементы бывают мономинеральными, т.е. состоящими из

одного минерала, и полиминеральными, когда цементирую-

щая масса представлена двумя и более различными минера-

лами. В обломочных породах встречаются все из указанных

минеральных типов цемента, причем нередко не один, а сра-

зу два и даже три их вида, например, глинисто-карбонатный,

карбонатно-сульфатный, глинисто-карбонатно-железистый и

т.д. В других породах присутствует, как правило, лишь один

вид, обычно того же минерального состава, что и вся порода.

Так, в органогенных или оолитовых известняках эти формен-

ные элементы цементируются тем же карбонатным минера-

лом — кальцитом.

2. По количественному соотношению и частично харак-

теру взаимного расположения зерен (форменных элемен-

тов) и цемента выделяется четыре главных типа цемента

(рис. 1.19, 1-4).

При базальиом

типе

содержание цемента наиболее велико

,β5_50 %) и отдельные зерна отделены друг от друга цемен-

том, как бы плавают в нем. Надо, однако, заметить, что ино-

гда в шлифах наблюдается псевдобазальный тип цемента, ко-

торый на самом деле является поровым. Дело в том, что в

общем виде плоскость шлифа рассекает зерна не по их мак-

симальным размерам, не по точкам или линиям их соприкос-

новения друг с другом, поэтому создается ложная картина

изоляции зерен и наличия базального цемента, а также

уменьшения видимого размера обломков относительно ис-

тинного (рис. 1.20). Существуют специальные методики и

способы учета этих погрешностей, которые используются, в

частности, при проведении гранулометрического анализа в

шлифах и которые позволяют рассчитать истинные размеры

зерен; последние оказываются крупнее, чем наблюдаемые в

шлифах (см. гл. 4).

В случае порового цемента (или цемента выполнения пор)

форменные элементы соприкасаются друг с другом, а про-

странство между ними заполняется цементом. Содержание

последнего колеблется в пределах

20 —

40 %.

Следующий тип цемента называют пленочным, или (в

последнее время) контурным, корковым, так как некоторые

его виды, например, рассмотренные ниже — обрастания в

виде крустификации или регенерации, строго говоря, не яв-

ляются пленками. В этом типе зерна со всех сторон «по

контуру» окружены веществом цемента и сама цементация

породы происходит в зонах контактов этих корок или

каемок.

Наконец, при

контактном

цементе (или цементе соприкос-

новения) зерна связываются друг с другом лишь в точках со-

прикосновения.

3. Важной характеристикой цемента является его струк-

тура (см. рис. 1.19, 5—8). Цементы могут быть аморфными

(опаловый), тонкоагрегатными (глинистый, халцедоновый),

кристаллическими (карбонатный, сульфатный). Последние

характеризуются размером кристаллов, и для названия здесь

используется градация по размеру, принятая для кристалли-

ческих структур (см. табл. 1.6). Кроме размеров необходимо

отмечать равнокристаллическую (равнозернистую) и разно-

кристаллическую (разнозернистую) структуры, где размеры

кристаллов соответственно равного или, точнее, близкого и,

напротив, различного размера.

Рис. 1.19. Некоторые виды цементов осадочных горных пород:

Типы цемента по количественным соотношениям и характеру взаимного расположения зерен и цемента: 1 — базальный; 2 — поровый

(выполнения пор); 3

—

контурный (корковый, пленочный); 4 — контактовый (соприкосновения).

Структуры цемента: 5 — аморфная; 6—8 — кристаллические: 6 — равномерно кристаллическая; 7 — неравномерно кристаллическая; 8 -

пойкилитовая.

Типы цемента по характеру взаимодействия зерен и цемента: 9 — коррозионный (корродирующий); 10—12 — корковые: 10 — обволаки-

вания; 11 — регенерационный; 12

—

крустификационный.

Виды цемента по характеру распределения в породе: 13 — равномерный сплошной; 14 — равномерный несплошной; Ib

—

слоистый; 10 -

сгустковый

Рис. 1.20. Схема появления в шлифе псевдобазального типа цемента, возни-

кающего за счет прохождения плоскости шлифа не через центры зерен, а

через их края.

Стрелкой показано сечение; а, б — пересечение порового цемента; а', б" —

появление псевдобазального цемента

Интересной разновидностью цемента кристаллической

структуры является пойкилитовый цемент (см. рис. 1.19, 8). В

этом случае отдельные кристаллы цемента крупнее цементи-

руемых зерен (форменных элементов) и каждый кристалл

включает в себя по крайней мере несколько зерен. Как пра-

вило, структура этого цемента крупно-, грубо- или, чаще, ги-

гантозернистая. Такой цемент часто имеет карбонатный или

гипсовый состав. В шлифе он выглядит своеобразно и опре-

деляется достаточно несложно. При введении анализатора и

вращении столика микроскопа цемент угасает целиком по

всему полю зрения или, реже, на большей его части и на

черном фоне выделяются отдельные цементируемые им зер-

на. Пойкилитовый цемент нередко несложно устанавливается

и в образцах. Дело в том, что при расколе породы она разла-

мывается по спайности кристаллов цемента, и тогда по-

верхности скола блестят на солнце или под лампой.

4. По характеру взаимоотношения или, точнее, взаимодей-

ствия зерен и цемента можно выделить коррозионный (точ-

нее, корродирующий) и корковый цемент. В первом случае

цемент разъедает, т.е. частично растворяет зерна с их по-

верхности и замещает их (см. рис. 1.19, 9). Такие случаи не-

редко наблюдаются в кварцевых песчаниках с кальцитовым

цементом, так как карбонаты при определенных условиях

могут растворять кремнезем. Аналогичная ситуация наблюда-

ется и при наличии лимонитового цемента.

Более разнообразны корковые цементы (см. рис. 1.19, ΙΟ-

Ι 2). В одних случаях цементирующий материал (железистый,

глинистый) окружает, обволакивает цементируемые зерна

пленками. Именно эту разновидность можно называть пле-

ночным цементом, или цементом обволакивания. Таковы, на-

пример, «гематитовые рубашки», окружающие обломочные

зерна в красноцветных формациях.

В других случаях на зернах происходит нарастание каемки

того же минерала с той же оптической ориентировкой — ре-

генерация, восстановление первичной кристаллографической

формы зерен. Такой цемент называется регенерационным.

Естественно, что при этом не образуется правильный кри-

сталл, но нарастание, увеличение размеров устанавливается

достаточно ясно. Так, нередко отмечается регенерация обло-

мочного кварца, крупных карбонатных фрагментов организ-

мов, например криноидей (рис. 1.21).

Часты случаи, когда каемки вокруг зерен образованы

кристаллами, растущими по нормали, перпендикулярно к по-

верхности цементируемых зерен. Такие каемки называются

крустификационными, или обрастания, а цемент соответст-

венно крустификационным, или обрастания. Минеральный

состав крустификационных каемок может быть как различ-

ным с цементируемыми зернами (например, кальцитовые

крустификационные каемки, корочки на кварцевых зернах),

так и Одинаковым с ними (кальцитовые каемки обрастания

на оолитах и остатках раковин в известняках).

Рис. 1.21. Кальцитовая регенерационная каемка на членике криноидеи.

Оренбургская область. Турне