Петтиджон ?. Дж. Осадочные породы

Подождите немного. Документ загружается.

кремнезема, заметно меньшим содержанием CO

и CaO по сравнению

с их древними аналогами.

Какие выводы можно сделать из этого краткого обзора современ-

ных песков? Они отличаются от древних песков по ряду важных па-

раметров. В отличие от граувакк геологического прошлого, оии, по

существу, лишены матрикса; это отличие дает основание полагать, что

матрикс имеет диагенетическое или постседимеитациониое происхож-

дение. Современные пески по составу обычно недозрелы или незрелы.

Исключением служат пески, образующиеся непосредственно при разру->

шении древних сверхзрелых песчаников. Для древних пород обычно

Таблица 7-2

Химические анализы современных песков

Компоненты А

Д E

SiO,

TiO,

Al,O

FejO

FeO /

MnO

MgO

СаЪ

Na,0

Н,0+

O-

СО,

П. п. П.

67.7

0.8

13,6

5.1

0,1

1.9

3,4

2,8

2.1

Не опр.

N *

Не опр.

86,1

0,74

5,45

/ 1,20

\ 1,41

0,06

0,61

0,98

0,55

0.96

1.Ю\

0,27 /

0,14

0,58

0,02

73,50

0,34

13,3

1,55 \

0,56 /

0,04

0,56

1,12

2,34

4,01

1,80

0,02

0.12

99,72

0,27

0,08

0,02

0,06

0,09

0,01

31,10

Следы

4.06

0,79

1,20

30,55

1,51

1.07

3,25

Следы

25,20

76,70

13,48

0,92

0,74

1.40

1,75

3.41

Следы

Сумма

97,5

100,17

99,27

100,25

98,73

А Усредненный образец, р. Колумбия — лесок в крупнозернистый алеврит (318]. Лититовы»

врсиит, предшественник граувакки.

Б Пссок ρ Огайо. Кэйро. штат Иллинойс. США [97). Сублититоаый аренит.

В Современные реки. Западная Чнуауа, Мексика [313]. Вулканомиктовый ареннт.

Г Пляжевые пески (сыесь 22 проб), восточная часть побережья Мексиканского залива [1501.

Ортоквврцитовый песок, второй цикл.

Д ДKIIIHIJIL песок Сснт Кастл (северное побережье Франции) [44|. Обогащен обломками ра-

кушек. кварцем и небольшими количествами полевого шпата к биотита.

E Речной пссок, р. Луара. Франция [44]. Содержит дотрнтовыЛ кварц, полевой шпат, крем-

нистый елвиец и немного глауконита.

присутствие чистых кварцитов (ортокварцитов), которые, по-видимому*

сейчас не образуются. Отмечено также, что скопления современных

песков в большинстве своем характеризуются лииейиой конфигураци-

ей; обширные покровные образования, присущие прошлым геологиче-

ским эпохам, в общем отсутствуют. Наконец, структура и состав со-

временных лесков слабо отражают условия осадконакоплеиия, но вза-

мен этого они более тесио связаны со структурой и составом исходных

пород. Воздействие течений улучшает сортировку, но установление раз-

личий между дюнными, пляжевыми и речными песками иа базе грану-

лометрии в лучшем случае неопределенно. Определяющим фактором

состава современных песков является область питания.

252-

Свойства песчаников

Строение

Песок состоит в первую очередь из каркаса, слагаемого детрито-

вым материалом, и пустот, которые образуют систему пор или пустот-

ное пространство между элементами каркаса. Пустоты, или поры, в

древних песчаниках могут быть частично или полностью заполненными.

Поэтому изучение песка нли песчаника направлено на исследование

каркаса, его состава и микрогеометрии, а также характера и объема

пор и материала, заполняющего поры.

Каркас, по определению, слагается материалом, имеющим размер

песка, т. е. от 1/16 до 2 мм в диаметре. Обычно это плотно упакован-

ные зерна, сгруппированные таким образом, что каждое зерно находит-

ся в сцеплении с соседними, при этом каркас в целом представляет

собой механически устойчивую в гравитационном поле Земли структу-

ру. В отличие от зерен изверженных и метаморфических пород, кото-

рые образуют протяженные контакты друг с другом, контакт зерен

песка имеет только тангенциальный характер. Концентрация напряже-

ния при таких контактах может привести к растворению и отложению

растворенного материала в другом месте, что приводит к увеличению

площади соприкосновения зерен и уменьшению норового пространства.

Конечным продуктом такого воздействия является порода с протяжен-

ными контактами между зернами и с нулевой пористостью. Эти постсе-

диментационные изменения в строении песка рассматриваются в раз-

деле, посвященном диагенезу песчаников.

Некоторые пески характеризуются не столь простым соотношением

каркаса и пустот. Вместо детритового каркаса с системой пор, частич-

но или полностью заполненных осаждающимся цементом, порода мо-

жет представлять собой сплошной агрегат зерен размерностью от пес-

ка до алеврита и глины. Это в а к к и, из которых наиболее известны

граувакки. Здесь нет явной границы между крупнозернистой фракцией

песка и мелкозернистым материалом. Материал размера песка поме-

щен в матрикс. Произвольная грань, проводимая между зернами и

матриксом, является, однако, важной отличительной особенностью для

целей интерпретации. Эту границу можно поместить на рубеже '/ΐ6 мм

(0,0625), или 0,05 мм, или даже опустить ее до 0,03 мм. Каково должно

быть соотношение матрикса и песка, чтобы отнести породу к вакке?

Некоторые исследователи придерживаются мнения, что матрикса долж-

но быть 15%, другие допускают меньшую его долю [74, 323].

Происхождение матрикса не вполне определенное; он может либо

иметь первично седиментационный характер, либо быть продуктом пост-

седиментационного диагенеза. Поскольку большинство современных

песков не содержит матрикса, представляется более вероятным, что

интерстицнальный тонкий материал является вторичным, т. е. диагене-

тическим продуктом.

Каркас обычного пеока или песчаника может быть описан исходя из

его геометрии и состава. Геометрия определяется свойствами зерен

или элементов каркаса — размером, сортированностыо, формой, окатан-

ностыо, поверхностными структурами и характером их упаковки иорие*-

тировкой. Гранулометрические особенности можно устанавливать ста-

тистическими измерениями крупности или однородности размера. Эти

особенности связаны со специфическим гидравлическим режимом, кото-

рый определял осаждение песка, и с размерностью материала, который

может переноситься и осаждаться потоком. Для грубого замера сорти-

253-

рованности достаточно определить соотношение крупнейшего и наи^

меньшего зерен. В хорошо отсортированных песках это соотношений

меньше 10, в слабо сортированных песках оно может превышать 100,

Зериа песка характеризуются большим разнообразием формы и йтепе*

нн окатанности. Вопросы интерпретации гранулометрических особенно-

стей и другие геометрические свойства уже рассматривались выше

(см. гл. 3).

Пески имеют тенденцию к плотной упаковке. Зерна несферической

формы обычно располагаются так, чтобы длинные оси были параллель-

ны поверхности осадконакопления, в некоторых случаях они характе-

риз>ются черепитчатым расположением. В большинстве случаев в зерг

нах. в срезе, параллельном плоскости напластования, видна слабая ори-

ентировка, соответствующая направлению течения осаждающего пото-

ка. В редких случаях отмечается беспорядочная ориентировка,

обусловленная постседнментацнонным перемещением, часто вызывае-

мым живыми организмами (биотурбацией).

Пустоты обычно занимают 30—35% объема песчаника. В резуль-

тате образования матрикса или отложения цемента объем пор умень-

шается. В «среднем» песчанике пористость близка к 15%, в исключи-

тельных случаях она может приближаться к нулю. Цемент может от-

лагаться как кристаллографическое продолжение обломочных зерен

(например, кварц на кварце, кальцит на кальците), но может также

отлагаться на обломочных зернах в виде друзовой «рубашки», или в

виде микрокристаллической мозанки в пустотах. Только карбонатный

цемент может иметь крупнокристаллическую структуру и включать од-

но или более обломочных зерен в такой кристаллический индивид

илн «песчаный кристалл» (см. рис. 12-3). Некоторые виды цемента,

особенно карбонатный цемент, вторгаются в каркас и частично замеща-

ют его. Свойства цементирующих материалов, их строение и связь с

зернами каркаса, а также вопросы их происхождения более детально

рассматриваются ниже (с. 304).

Пески варьируют в широких пределах по степени зрелости. Конеч-

ным продуктом процессов формирования осадка является такой осадок,

в котором содержатся зерна только одного минерала (наиболее устой-

чивый— кварц), одного размера (совершенная сортированность) и ха-

рактеризующиеся полной окатанпостыо. Таких песков не существует,

но некоторые приближаются к идеалу достаточно близко. Концепция

зрелости как структурной, так н по составу представляется весьма

важной, и для выяснения степени зрелости песка не следует жалеть

усплий [89].

Текстуры

Песчаникам присуще большое разнообразие осадочных текстур,

которые лучше всего видны в обнажениях. Большое значение имеют

внутренние текстуры отдельных пластов. Часто в песчаниках видна

косая слоистость, масштаб которой считают функцией как крупности

зерен, так и мощности слоя осадков. Одним пескам свойственны мелкие

знаки ряби, другим —внутренняя градационная текстура. Как уже от-

мечалось, градационная (ритмическая) и косая слоистости (определен-

но крупномасштабная косая слоистость) являются взаимоисключаю-

щими текстурами и считаются характерными для двух различных фа-

циальных типов песчаников. Сортированная слоистость это показа-

тель осадконакопления ниже волновой базьг и свойственный главным

254-

образом глубоководным песчаникам. Некоторые песчаники (возможно,

большинство) не имеют ни той, нн другой текстуры; в других, по-види-

мому, отсутствует любая внутренняя текстура. Однако исследование

рентгеновскими лучами показывает, что в большинстве случаев эти

кажущиеся массивными песчаники характеризуются той или иной

слоистостью [131]. Более детально осадочные текстуры описаны в гл.4.

Минералогия

Расшифровка истории песчаника опирается на тщательное изучение

его минерального состава. Однако одного лишь перечня содержащихся

в нем минералов недостаточно. Необходимо распределить компоненты

песчаников на несколько групп, отвечающих обоснованным генетиче-

ским категориям: группу первичных обломков, группу цементирующих

минералов и группу минералов, происхождение которых связано с пост-

седиментацнонными преобразованиями. Такое подразделение предпола-

гает интерпретацию и суждение, основанные на деталях, доступных

наблюдению (преимущественно структурных), и на взаимоотношении

зерен минеральных компонентов. Некоторые минералы, например

кварц, могут быть представлены в нескольких категориях. Кварц мо-

жет быть и обломочным компонентом, и цементирующим материалом.

Перечень первично обломочных минералов, встречающихся в пес-

ках, очень длинный. Если исходные породы подверглись неполному вы-

ветриванию и транспортировка была короткой, почти все известные

минералы размера песка, содержащиеся в исходной породе, могут быть

обнаружены в песках. Для более детального ознакомления с распрост-

раненными обломочными минералами рекомендуем классические рабо-

ты Милнера [217], Крамбейиа и Петтиджона [165], Тикела [296], Дюп-

ле [75] и Рассела [260].

Хотя перечень возможных минералов длинный, в практике встре-

чается относительно небольшое их число, а в бильшинстве шлифов ко-

личество видов минералов еще более ограничено. В большинстве пес-

чаников !преобладающим минералом является кварц, часто его доля до-

стигает 90% от всей обломочной фракции. Полевые шпаты, хотя и

являются распространенными минералами, играют здесь, в отличие от

изверженных пород, подчиненную роль. Кроме кварца и полевого шпа-

та, только слюда, прн условии ее содержания в исходной породе, мо-

жет стать существенной составной частью обломочной фракции нор-

мального песчаника. В некоторых песчаниках присутствуют обломки

пород, иногда онн встречаются в изобилии.

Кварц, опал и халцедон. Кварц, самый распространенный «минерал

песков, главный компонент многих песчаников. Обычный песчаник на

две трети сложен кварцем. Являясь первично обломочным минералом,

кварц может быть также аутнгенным, образуя во многих случаях на-

растания на обломочных зернах, в этом качестве он играет роль це-

ментирующего материала.

Обломочный кварц песчаников имеет диаметр зерен менее 1 мм, а

обычно — менее 0,6 мм [61]. Зерна крупнее 1 мм обнаруживают тен-

денцию быть сложными, поликристаллическими, в отличие от

более распространенных монокристаллических зерен. Величина

кварцевых зерен определяется главным образом размером кварцевых

зерен в исходной породе. Первоначальным источником почти всего об-

ломочного кварца являются содержащие кварц изверженные породы,

преимущественно граниты. Дейк [61] показал, что эти породы редко

255-

дают зерна крупнее 1 мм. Крупные зерна в этой исходной породе

настолько растресканы и разбиты, что только 9% кварца в изученный

Дейком породах было крупнее 1 мм. Размер 20% зерен превышал

0,6 мм.

Форма кварцевых зерен весьма разнообразна, но в основном она

близка к сферической. Зерна часто слегка продолговатые и по длине

обычно совпадают с направлением кристаллографической оси с. Уэй-

ланд [312] объясняет это векторной абразией, обусловленной незна-

чительными различиями в твердости кварца по оси с и по оси а. Од-

нако Ингерсон и Рамиш [154] установили, что кварцевые зерна извер-

женных, метаморфических пород и даже гранита стремятся иметь

удлиненную форму в направлении, параллельном оси с, что является

выражением призматического габитуса кварца. Поэтому конечная фор-

ма осадочного кварца отображает первоначальную его форму.

Блосс [23] и Mocc [220] экспериментально установили, что кварц обла-

дает несовершенной призматической и ромбоэдрической спайностями,

поэтому при раскалывании образуются зерка, вытянутые либо парал-

лельно оси с, либо под определенным углом к ней. При установлении

области сноса была использована удлиненность зерен: кварц метамор-

фических пород характеризуется большей удлиненностью, чем кварц

магматического происхождения. Это подтверждается данными

Бокмана [25], установившего, что средний коэффициент удлиненности

(отношение длинной и короткой осей) равен 1,43 для гранитов и

1,75—для кристаллических сланцев.

Большая часть обломочного кварца содержит включения. Они

обычно мелкие, беспорядочно расположенные в зерне, хотя и проявля-

ют тенденцию к упорядочению по плоскостям. Включениям как сред-

ству выяснения происхождения кварца уделялось большое внимание.

Макки [196] разделил обломочный кварц по характеру включений на

4 группы: с игольчатыми, правильными, неправильными включениями,

без включений. Примером игольчатых включений являются иглы рути-

ла. Правильные включения образуют минералы, имеющие кристалло-

графическую огранку. Неправильные включения составляют заполнен-

ное флюидом пространство с пузырьками газа или без таковых. На-

блюдения Макки привели к выводу, что игольчатые и неправильные

включения характерны для кварца изверженных пород; кварц кристал-

лических сланцев и гнейсов содержит правильные включения. Основы-

ваясь на более полных наблюдениях, Келлер и Лптлфнлд [159], по-

видимому, разделяют эту точку зрения, хотя подчеркивают, что ни

один тип включений не является диагностическим ни для изверженно-

го, ни для метаморфического кварца.

Погасание кварца варьирует от резкого до волнистого. Кварц, под-

вергшийся воздействию деформирующих усилий, характеризуется «за-

тененностью напряжения» или «волнистым погасанием», наблюдаемым

при скрещенных николях. В связи с этим считалось, что кварц мета-

морфических пород характеризуется заметным волнистым погасанием,

что не свойственно кварцу изверженных пород. Однако наблюдения по-

казывают, что крупнозернистый кварц определенных гранитов обладает

большей напряженностью, чем мелкозернистый отожженный кварц

некоторых метаморфических пород. Сделан вывод, что волнистое пога-

санне является ненадежным критерием при определении области сно-

са [22].

На основании тех илн иных особенностей обломочного кварца пред-

принимались неоднократные попытки его классификации с тем, чтобь?

256-

выделенные группы указывали на источник сноса. Сорби [281], наряду

с Макки [196], был одним из первых исследователей кварца в осадоч-

ных породах. Позже появились работы Крынина [168, 173], в которых

выделены такие разновидности кварца, как изверженный (вклю-

чая глубинномагматнческий, вулканогенный и гидротермальный кварц),

метаморфический (включая давленый и инъекционный кварц) и

осадочный (может быть аутигенной оболочкой обрастания илн за-

полнять жилы и пустоты). Классификация Крынина трудна для приме-

нения частично из-за того, что признаки, используемые для разделе-

ния, перекрывают границы групп, а частично из-за недостаточной изу-

ченности кварца в исходных породах. Хотя среднестатистические ве-

личины для нескольких типов исходных пород могут иметь различия,

однако часто бывает невозможно отнести конкретные зерна к тому или

иному классу *.

Несмотря на то, что во всех случаях отличить изверженный кварц

от метаморфического невозможно, часто удается распознать вулканоген-

ный кварц (т. е. кварц, образовавшийся из эффузивных изверженных

пород, особенно из кварцевых порфнров). Такой кварц является пре-

имущественно ненапряженным и характеризуется простым погасанием;

зерна его могут иметь изрезанные или округлые очертания, обуслов-

ленные резорбцией магмой, а в отдельных случаях демонстрировать

прямые грани гексагональных бипирамндальных кристаллов. Вулкано-

генный кварц часто образует ассоциации с обломками кислых пород,

а иногда — с зернами полевых шпатов зонального строения. В исклю-

чительных случаях кварц вулканического происхождения слагает зна-

чительную часть как молодых [313], так и древних песков [298]. '

Более важную роль играет полнкристаллический кварц, зерна ко-

торого представлены двумя или более кристаллами. Во многих песках

поликристаллический кварц имеет такое же распространение, как и мо-

нокристаллнческий. Составные зерна кварца могут быть сложены мик-

рокристаллическим кремнистым сланцем, тонкозернистым кварцитом

или более грубозернистым кристаллическим кварцем либо магматиче-

ского, либо метаморфического происхождения. Недавние исследования

грубозернистого кристаллического кварца [22, 21, 52, 306] показали,

что, чем крупнее зерно, тем больше шансов у него быть полнкристал-

лпческнм. Отмечено также, что соотношение поли- и монокристалличе-

ского кварца наименьшее в более зрелых песках; возможно это проис-

ходит из-за меньшей стабильности поликристаллических форм. Поли-

крпсталлические зерна разнообразны по размеру и строению составля-

ющих их элементов. Одни из ннх полигональные, т. е. с прямыми про-

стыми границами, обычно сходящимися под углом 120°; в других слу-

чаях границы сложно-сутурные. Предполагается, что первые возникают

при «статическом отжиге», а вторые — при «холодной обработке»

[306].

Распространенность кварца в песках, естественно, объясняется его

высокой стабильностью. В среднем содержание кварца в изверженных

породах колеблется от 12 [46] до 20,4% [186] тогда как песчаннк, ве-

дущий происхождение от изверженных пород, в среднем содержит

* В нашей стране разработана вероятностная методика определения источников

сноса по кварцу, позволяющая по сумме тнпоморфиых признаков (включениям мине-

ралов и минералообразующей среды, а также оптически определимым структурным

дефектам зерен) с той или иной степенью надежности о-иести каждое конкретное

зерно кварца к определенному генетическому типу — И. М. Снманович «Кварц песча-

ных пород» [1978 г.]. — Прим. ред.

257-

67—70% кварца [186]. Такое обогащение предполагает высокую Wfcr

пень механической и химической устойчивости кварца. Он не является

совершенно нерастворимым, и при определенных условиях, как это

имеет место в некоторых почвах, несет заметные следы коррозии и ока-

танности [57, 47]. Однако в песчанике кварц не только стабилен, но к

возрастает в объеме, что доказывается вторичным разрастанием. Он

заметно устойчивее кремня, который обычно подвержен внутрислойно-

му растворению [279].

Кварц обладает большой механической прочностью. Добре [65],

опираясь на эксперименты, установил, что кварц тёряет лишь 0,0001

объема прн транспортировке на 1 км. Изучение процесса абразии Ти-

лем [293] и Кюненом [178, 180, 181] подтверждает факт медленного

абразионного разрушения кварца.

PRC. 7-1. Увеличение размеров кварцевых зерен в результате регенерации.

ТочечныП контур показывает границы песчаного зерна; сплошные лнннн — грани кристаллов после

вторичного роста. По Мрвннгу н Ван-ХаПзу LI55J

Кварц играет также важную роль как цементирующий материал

песчаников. Он является преобладающим цементом во многих песча-

никах, особенно палеозойских и более древних. Кварц как цемент во

многих случаях появляется в результате вторичного разрастания (ре-

генерации) обломочных кварцевых зерен. Такое разрастание описано

Сорби [281]. Вскоре после него Ирвингом и Ван-Хайзом [155] описаны

многочисленные примеры регенерации кварца в образцах из разрезов

Северной Америки. Это явление широко распространенное и, может

быть, универсальное для всех песчаников, в которых цементом служит

кристаллический кварц. В слабосцементированных песчаниках кварце-

вые зерна могут быть легко отделены и исследованы под бинокулярным

микроскопом. При разрастании кварца восстанавливается его основная

форма и симметрия кристалла (рис. 7-1). Даже в макроскопическом

образце можно установить такое разрастание по блеску, видному при

ярком солнечном освещении и обусловленному отражением света от

многочисленных граней вновь образованных кристаллов. В шлифе

можно видеть, как зона разрастания отделяется от обломочного ядра

полоской примесей, очень четкой, если обломочное зерно перед разра-

станием было покрыто рубашкой окислов железа (см. рнс. 7-20). Одна-

ко во многих сливных кварцитах граница между обломочным ядром и

зоной разрастания менее четкая, а в некоторых случаях ее установить

невозможно. Если шлиф исследуется с применением катодной люмине-

сценции, содержащийся в кварце редкий элемент вызывает флюоре-

258-

сценцию, которая дает возможность дифференцировать ядро и зону

разрастания [277] *.

Опал и халцедон также широко распространены в песчаниках и в

качестве компонентов обломочных зерен кремня и (более редко) как

цемент. Опал никогда не содержится в очень древних песчаниках, так

как он подвергается девитрнфикации и кристаллизуется в виде халце-

дона. Халцедоновый цемент обычно облекает обломочные зерна и ха-

рактеризуется волокнистостью. При этом волокна располагаются пер-

пендикулярно поверхности зерна.

Полевые шпаты, являясь самой распространенной группой минера-

лов изверженных пород, в песчаниках играют подчиненную роль по от-

ношению к кварцу. Однако в некоторых современных шесках их содер-

жится больше, чем кварца. Среднее содержание полевых шпатов, вы-

веденное по 404 образцам современных песков Северной Америки,

равно 15,3% [238], что аналогично значению, полученному по 435 об-

разцам песчаников (от докембрийских до четвертичных) Русской плат-

формы [256]. Среднее (но не средневзвешенное) значение по 98 песча-

никам Северной Америки составило 10,2%.

Идентификация полевых шпатов и установление различий между

их разновидностями — дело трудное, особенно при модальном анализе,

когда требуются данные по каждому зерну. Единственным удовлетво-

рительным методом является окрашивание [258, 185].

Полевые шпаты в песчаниках включают калиевые полевые шпаты,

часто микроклин и плагиоклазы, обычно близкие по составу к альби-

ту. Зональные кристаллы полевых шпатов распространены ограничен-

но, их происхождение часто связывается с вулканическими источника-

ми, где полевые шпаты представлены ограненными кристаллами или их

обломками. Обломочные полевые шпаты могут быть прозрачными или

с частичным или полным помутнением, связанным с появлением продук-

тов изменения.

Предпринимались попытки проследить связи разнообразных поле-

вых шпатов с потенциальными исходными породами [251]. Волнистая

зональность указывает на вулканическое илн гипабнссальное проис-

хождение [239]. Полевые шпаты кислых вулканических пород чаще все-

го представлены санидином, в глубинных магматических породах пре-

обладает ортоклаз или мнкроклнн. В пирокластических породах

полевые шпаты содержатся в виде эвгедральных или разбитых эвгед-

ральных кристаллов, иногда с оболочкой из стекла или раскристалли-

зованного стекла.

Очевидно, полевые шпаты отличаются меньшей стабильностью по

сравнению с кварцем: поэтому остаточные продукты выветривания

глубинных изверженных пород обеднены полевыми шпатами и обогаще-

ны кварцем. Обеднение является результатом распада полевых шпа-

тов по профилю выветривания, оно может быть усилено их разруше-

нием в процессе абразин при транспортировке.

Хотя полевые шпаты считаются более подверженными механиче-

скому разрушению, чем кварц, данные на этот счет противоречивы.

Макки [196] отмечал уменьшение содержания полевых шпатов с 42 до

21% в песках р. Файндхорн в Шотландии прн их транспортировке на

расстояние 48—64 км; он считал, что это обусловлено абразией. Плам-

• В упомянутой работе рассмотрено постседнментационное преобразование обло-

мочного кварца и структур кварцевых песчаных пород на разных стадиях его измене-

ния — от диагенеза до метаморфизма амфиболитовой фацин включительно. — Π ρ н м.

ред.

259-

ли [271] выявил аналогичное уменьшение вниз по течению во фракции

грубозернистого песка на р. Батл в Южной Дакоте. Ho

& другой сто·»

роны, он же обнаружил, что содержание полевых шпатов в песках

р. Чейен уменьшилось незначительно (29—24%) на расстоянии 240км,

а, как отметил Рассел [259], содержание полевых шпатов в песках

р. Миссисипи изменилось от 25% близ Кэйро, штат Иллинойс, до 20%

в Мексиканском заливе, т. е. отмечено весьма незначительное умень-

шение при транспортировке на расстояние 1770 км. Эти ограниченные

данные позволяют предполагать, что содержание полевых шпатов

снижается достаточно быстро в турбулентных, переносящих гравнй,

высокоэнергетических потоках, а в крупных реках это снижение проис-

ходит медленно. Возможно, существенным фактором уменьшения содер-

жания полевых шпатов в песке является интенсивное протекание пляж-

ных процессов.

Химическая неустойчивость полевых шпатов проявляется легко.

Данные Голдича Г114] по профилям почв свидетельствуют, что устой-

чивость различных видов полевых шпатов разная: разновидности, со-

держащие кальций, значительно менее устойчивы, чем щелочные, осо-

бенно микроклин. Устойчивость полевых шпатов в песчаниках имеет

иной характер, чем в почвах. Во многих песчаниках обломочные поле-

вые шпаты характеризуются вторичным разрастанием. Поскольку раз-

растание происходит почти исключительно за счет калиевых или нат-

риевых полевых шпатов, по-вндимому, эти разновидности являются

устойчивыми в условиях низкого давления, низкой температуры и вод-

ной среды, т. е. в условиях, преобладающих в поровом пространстве

песчаников.

Роль обломочных полевых шпатов служила предметом длительной

дискуссии «аркозовой проблемы». Устойчивость полевых шпатов, по-ви-

днмому, является функцией как интенсивности процессов разрушения,

так и длительности этих процессов. Там, где рельеф характеризуется

большими перепадами, а эрозия протекает быстро, полевые шпаты ие

подвергаются полному распаду и присутствуют в песках; там же, тде

рельеф сглаженный, а эрозия замедленная, полевые шпаты разрушают-

ся. Роль климата представляется второстепенной, но определенно, раз·

рушение полевых шпатов замедляется в условиях исключительно

сухого и очень холодного климата. Эта проблема и факты, связанные

с нею, более детально рассматриваются в разделе, посвященном арко-

зам (с. 273).

На полевых шпатах, как и на кварце, проявляются вторичные раз-

растания, которые, хотя и в малой степени, могут также служить це-

ментом. В песчаниках можно легко отличить обломочные ядра и вто-

ричную оболочку обрастания (см. рис. 7-29). Ядра обычно округлые и

каолипизированные или измененные иным способом, так что наблюда-

ется контраст между помутневшим ядром и прозрачной регенерацион-

ной оболочкой. В процессе своего роста периферический материал име-

ет тенденцию формировать грани кристалла и принимать правильную

кристаллическую форму, обычно форму простого ромбического кри^

сталла. Как правило, аутигенные полевые шпаты, в отличие от вторич-

ного кварца, слагают лишь небольшую часть объема породы.

Ядра большинства зерен представлены полевыми шпатами трн-

клннной сингонин (микроклнном). Оболочки чаще всего сложены ие-

сдвонникованнымн кристаллами калиевых полевых шпатов. Известна

также регенерация обломочных плагиоклазов. Зоны вторичного обра-

стания таких ядер сложены чистым натриевым полевым шпатом (аль·

260-

битом). Хотя оболочка разрастания является кристаллографическим

продолжением ядра, все-таки отмечается небольшая разница в углах

погасания, что свидетельствует о некотором, хотя и слабом, различии

в составе (см. рис. 7-29). Аутигенные полевые шпаты почти всегда

представляют собой чистые щелочные полевые шпаты. По петрографи-

ческим и экспериментальным данным известно, что смешанные поле-

вые шпаты, т. е. натриево-калиевые и калиево-натриевые, образуются

только при высоких температурах. Осадочные, низкотемпературные

полевые шпаты представляют собой наиболее чистые из известных

полевых шпатов [18] *.

Рис. 7-2. Оптические соотношения обломочных зерен и регенерацнонпых каемок по-

левых шпатов. По Голдичу [113].

Слева — плоскость (001), в центре — плоскость (010), справа — плосхость (001) аерна с двумя зо-

нами вторичного обрастания

Вторичное разрастание происходит после отложения обломочных

зерен полевых шпатов. Однако в некоторых случаях отмечаются приз-

наки нескольких циклов вторичного разрастания (рнс. 7-2). Первона-

чальная оболочка может быть стерта до последнего по времени прояв-

ления вторичного разрастания полевошпатового зерна [113].

Условия образования аутигенных полевых шпатов до конца не·

изучены. Большинство исследователей признают диагенетнческое про-

исхождение и отвергают метаморфическое или гидротермальное их об-

разование [113], хотя есть подтвержденные случаи существования свя-

зи между вторичными полевыми шпатами и магматическими интрузия-

ми [138]. Было отмечено, что для образования вторичных полевых

шпатов необходима морская вода, поэтому такие полевые шпаты несут

доказательства морского происхождения [58].

Обломки пород. Грубозернистые породы, как изверженные, так и

метаморфические, не представлены в обломочных зернах среднезернн-

стых кластических осадков. Эти осадки ведут свое происхождение

преимущественно от разрушающихся глубинномагматнческих пород.

С другой стороны, обломкн тонкозернистых пород могут присутство-

вать в песках; в некоторых из них (лнтитовых ареннтах) онн являются"

основным компонентом, превосходя даже кварц. Средннй современный

песок, полученный по 85 пробам, содержит 20% обломков пород [238]-

Пески р. Огайо в среднем (по 187 пробам) содержат 31% обломков

пород [97]. В 13 палеозойских песчаных формациях центральных Аппа-

лачей содержание обломков пород колеблется от 0 до 33%, составляя

* Чистый калиевый полевой шпат (санндин) с очень низким содержанием альбн-

товой молекулы установлен как продукт вторичного преобразования в океанических

базальтах. — Прим. ред.

261-