Петтиджон ?. Дж. Осадочные породы

Подождите немного. Документ загружается.

там, часть которых была удалена за счет выщелачивания. Лосколи

глинозем является довольно инертным и менее склонен к MHrpai

в растворе по сравнению с большинством других окислов, предпол»

ется, что его количество осталось прежним. Если это так, то 10(f

невыветрелой породы содержат 14,62 г глинозема. Продукт выветрит

ния содержит те же 14,62 г глинозема, если считать, что не было 9

потерь. Однако если это количество составляет 26,14% от всего остац

то масса выветрелой породы будет равна 14,62/26,14-100, или 55,8£§

Это количество выветрелой породы содержат столько же граммов гЗ

нозема, сколько его было в 100 г свежей породы. Поэтому выветрел!

остаток (колонка В) содержа

55,88 части каждого окисла |

лонки Б; например 30,83 гкра

ння н т. д. При определеЦ|

каждого показателя в колонке

на основе соответствующего α

казателя в колонке А и допущ

ния, что количестио глииозе!

остается постоянным, мы пол

чаем величины обогащения ш

потерь каждого компонент

приведенные в колонке Г. В да

ном примере наблюдается явш

обогащение окисным железома

титаном и потери кремния, $

кнсного железа, магния, Kajf

ция, окислов натрия и каля

Очевидно также увеличение воды и двуокиси углерода (из ат»й

сферы).

Допущение о том, что количество какого-либо окисла остается ш

стоянным, необязательно. Еслн процент каждого химического соедин|

ния, входящего в состав свежей породы, отнесенный к его содержаиш

в выветрелой породе и умноженный на 100, нанести на соответствуй

щий график в подходящем масштабе, то на графике можно легко npij

читать относительные потерн или обогащения [43]. На рис. 13-2 дай

такое изображение результатов анализа свежих и выветрелых морто!

ских гнейсов. Полученная диаграмма показывает, что 55,88 г измене!

ной породы содержат столько же глинозема, сколько 100 г исходной Щ

роды; однако потребуется 120 г выветрелого остатка для того, что(|

в нем содержалось столько же кварца (71,54г), сколько его присутств]

ет в 100 г материнской породы, и т. д. Очевидно, что содержание глин!

зема по отношению к кварцу повышается или, что вернее,—содержан|

кварца по отношению к глинозему уменьшается. Аналогичным образса

все точки, находящиеся иа диаграмме слева от глинозема, характер!

зуют повышение содержания по сравнению с этим окислом, тогда кя

всем точкам, лежащим справа, соответствуют потери. Из данной ди^

граммы можно вывести величины потерь илн обогащения по отнош§

нню к любому окислу. Из всех первоначальных компонентов данной пв

роды наибольшими потерями в процессе выветривания характеризую!

ся окислы натрия, а наименьшими — окисное железо. По величине Д|

терь компоненты располагаются в следующем порядке: Na

O, Са<Р

MgO

SiOi, Al

, окислы железа.

Среднюю величину потерь можно определить путем изучения измЗ

нений большого числа пород по аналогичной методике (или сопостав

Рис. 13-2. Потери и обогащение составляю-

щих окислов при выветривании мортонских

гранито-гнейсов. По [30].

612

ляя средние данные по изверженным и осадочным породам). Исследо-

ватели процесса выветривания сходятся иа том, что все компоненты, за

исключением воды, подвержены потерям при продолжительном вывет-

ривании. Порядок мобильности окислов (порядок потерь различных

окислов) в интерпретации различных исследователей приводится

в табл. 13-3. Различие в порядках, приведенных в этой таблице, объяс-

няется, по-видимому, ограиичеииостью использованных данных. Можно

предполагать, что некоторые расхождения связаны с различием типов

пород. Более существенным фактором является, по-видимому, разница

в климате [54].

Таблица 13-3

Средний порядок потерь окислов прн выветривании

Порядок

ШтеАдманн

ЛеЯт н Мвд

Гольднх

CaO

MgO

CaO

MgO

SiO

Железо Железо

Железо

Именно на различиях в мобильности окислов основываются выво-

ды о степени зрелости продукта выветривания (или о потенциале вы-

ветривания).

Стабильность минералов

Если существует определенный порядок или дифференциальная ско-

рость потерь химических окислов, то и породообразующие минералы,

содержащие эти окислы, должны характеризоваться различной сте

пенью стабильности. Этот вывод постоянно подтверждается как наблю-

дениями, так и экспериментальными данными, описанными в геологиче-

ской литературе. Мафические минералы как группа менее стабильны,

чем щелочные полевые шпаты; калиевые полевые шпаты более стабиль-

ны, чем натро-известковистые и т. д.

Стабильность минерала — это его устойчивость к изменениям.

В данном случае его химическая стабильность, т. е. устойчивость к рас-

творению и химическому разложению, интересует нас больше, чем его

механическая стабильность, т. е. устойчивость к абразии. Во время сво-

его образования минералы, по-видимому, находятся в равиовесин со

средой и потому стабильны. Однако, попадая в новые условия, отличные

от тех, в которых эти минералы образовались, они проявляют тенден-

цию к растворению и химическому разложению. Многие породообразу-

ющие минералы были образованы иа больших глубинах, при повышен-

ных температурах и давлениях. Когда эти минералы попадают в усло-

вия низких температур и давлений, в обводненную среду, которая пре-

обладает у поверхности Земли, многие из иих становятся нестабильны-

ми и претерпевают растворение и химическое разложение. Такие изме-

нения, происходящие в почвенном слое и вообще в осадочном чехле,

необходимо изучить для того, чтобы надлежащим образом интерпрети-

ровать осадочные породы. Наука об этих изменениях получила меткое

название—«патология минералов».

613-

Существуют различные признаки стабильности или нестабильно^

К «патологическим» признакам, указывающим на нестабильность, тШ

сятся травленые поверхности или корродированные края. Регенерации

оиные оболочки нли вторичные обрастания, напротив, свидетельствуют!

о стабильности, поскольку указывают на тенденцию минерала к росту,

а не к разложению. Исчезновение минералов или их отсутствие в почве

наряду с присутствием других остатков, свойственных породе, в которой

содержатся интересующие нас минералы, свидетельствует об их неста-

бильности. В определенных пределах стабильность минералов може?

быть определена экспериментально, путем измерения потерь при расД

творении в несколько ограниченных и упрощенных условиях выщела-

чивания.

Все минералы обладают различной устойчивостью к растворению

и распаду. Было предпринято много попыток определить относи-

тельную стабильность минералов в почвах и осадках. Известен ряд

обобщающих работ по этому вопросу [13, 14, 46, 48, 1, 54, 67].

Наметились два главных подхода к определению относительной

стабильности обломочных минералов. Первый, возможно более непо-

средственный и более важный, заключается в изучении разрезов почв

и в наблюдении за исчезновением минералов по мере перехода от све-

жей породы к измененной. Второй подход сводится к определению и

сопоставлению частоты встречаемости нескольких минеральных групп

в современных н древних осадочных отложениях. Он основан на допу-

щении, что частота встречаемости определенных минералов, соотнесен-

ная с их содержанием в исходной породе, некоторым образом связана

с их устойчивостью.

Таблица 13-4

Ряд стабильности минералов при выветривании. По [30]

Оливин

Авгит

Амфибол

Биотит

Известковый плагиоклаз

Известковнсто-шелочной

плагиоклаз

Щелочно-нзвестковнстый

плагиоклаз

Щелочной плагиоклаз

Калиевый полевой шпат

Мусковит

Кварц

Гольдих [30], основываясь иа количественном анализе нескольких

разрезов почв, расположил наиболее распространенные породообразу-

ющие минералы в «ряд минеральной стабильности», почти идентичный

реакционному ряду Боуэна (табл. 13-4). Однако это расположение не

следует интерпретировать как реакционный ряд. Выветривание олнвнна

не приводит к образованию пироксена, который, в свою очередь, превра-

щается в амфибол, и т. д. Скорее можно ожидать, что в нормальной из-

верженной породе, которая содержит оливин и пироксен, скорость хи-

мического разложения у оливина будет больше, чем у пироксена,

а у пироксена — больше, чем у роговой обманки, и т. д. Аналогично

при прочих равных условиях можно ожидать, что габбро разрушается

быстрее, чем гранит. Гольдих имел дело в основном с обычными поро-

дообразующими минералами. Другие исследователи изучали и редкие

акцессорные минералы и пытались определить сравнительную стабиль-

ность этих «тяжелых» минералов [21, 67, 81].

614-

Сиидовский с соавторами [62] сгруппировал тяжелые минералы

в несколько классов в порядке их устойчивости к выветриванию (табл.

13-5). Отчасти этот ряд был определен путем сопоставления содержания

тяжелых минералов в молодых н древних террасах Рейиа. Древние тер-

расы обеднены тяжелыми минералами, по-видимому, за счет выщела-

чивания или растворения и выноса наименее стабильных минералов.

Как указывает Синдовский, любое существенное различие в содержа-

Таблица 13-5

Стабильность тяжелых минералов*. По [67], с изменениями

Внугрнпластовое растворение

Выветривание (?) Выветривание (почвенный слой)

Пеггиджон

1«1

Стп-соы

185.1

Синдовский··

[621

2 Гольднх

1301

ДраЯден

(2Ц

Рутил

Циркон

Турмалин

Циркон

Рутнл

Турмалин

Апатит

Монацит

Гранат

Ставролит

Кианит

( Циркон

I Рутнл

I Турмалин

Циркон

Турмалин

Монацит

Гранат

Бнотнт

Апатит

Ставролит

Кианнт

Роговая обманка

Циркон

Рутнл

Турмалин

Апатит

Монацит

Гранат

Ставролит

Кианит

ι Ставролит

I Кианнт

ι РОГОРРЯ об.чаи-

I ка"

Бнотнт

Роговая

обманка

Монацит

Кианнт

Роговая обман-

ка

Авгнт

Железо-

магниевые

минералы

ί Гранат

ι Аигит

Авгит

Ставролит

Гранат

Олнвнн

Г Апатит

\ Олнвнн

Оливин

• Пропуски в перечнях сделаны намеренно, чтобы подчеркнуть сходство выделенных рядов.

** Синдовский располагает минералы не в внде непрерывного ряда, а по группам, которые

в данной таблице объединены фигурными скобками; в каждой группе минералы расположены

нами в таном порядке, который подчеркивает соответствие с другими рядами.

" B оригинале названа амфнболон.

НИИ тяжелых минералов между осадочными образованиями двух разно-

возрастных террас следует рассматривать скорее как результат селек-

тивных потерь определенных минералов после осадконакопления, чем

как следствие различных источников сноса или различных условий вы-

ветривания материнских пород до отложения продуктов выветривания.

Потери после осадконакопления являются следствием внутрипластового

растворения, результаты которого обычно сходны с результатами рас-

творения в разрезе исходной породы.

Зрелость

Геолога, изучающего осадочные породы с точки зрения химической

мобильности породообразующих окислов н стабильности породообра-

зующих минералов, интересует, насколько эти свойства согласуются

с концепцией зрелости осадка. Зрелость пластических осадков опреде-

ляется степенью их приближения к конечному продукту тех породооб-

разующих процессов, которым они подвергаются. Поэтому индекс по-

615-

тенциала выветривания, введенный Райхе [54], является показателем

зрелости. Чем более зрелым является осадок, тем меньше его потенци-

ал выветривания. Однако этот индекс нельзя применять ко всем осад-,

кам без исключения. В качестве показателя зрелости он применим лишь

к выветрелым остаткам или к их промытым эквивалентам. Для пород]

смешанного мехаиико-хемогеиного происхождения он не может быть

применен. Песчаники с карбонатным цементом, выделившимся нз вод«

ного раствора, содержат в большом количестве окислы кальция и маг-

ния. Обогащение материалами, утерянными в процессе выветривания,

повышает потенциал выветривания я маскирует первоначальную зре-

лость осадка, к которому добавляются эти материалы.

Фогт [34] определял зрелость как степень приобретения осадком

остаточного характера. Фогт допускал с достаточным основанием, что

глинистые осадки по мере того, как ОЕИ становятся более зрелыми, дол-

жны обогащаться глиноземом. Однако истинное обогащение глиноземом

может быть замаскировано изменением содержания независимого квар-

цевого компонента, а это приводит к тому, что глинистые осадки с раз-

личным остаточным характером могут характеризоваться одним и тем

же содержанием глинозема и наоборот. Для того чтобы устранить мас-

кирующий эффект кремнезема, меняющийся в зависимости от структу-

ры (см. табл. 8-4), Фогт пересчитал результаты химического анализа,

исключив SiO

(и TiO

) и приняв сумму оставшихся компонентов за

100. Обычно содержание MgO, CaO и Na

O понижается постепенно и

равномерно с возрастанием остаточного характера, тогда как содержа-

ние К2О, SiO

и TiO

повышается. Содержание окислов железа остается

постоянным, и то время как состав остальных компонентов меняется

в широких пределах. Глинозем является, по-видимому, наименее мо-

бильным, тогда как Na

O вымывается из породы в первую очередь. Од-

нако в отличие от окислов кальция, магния и калия его содержание ие

восстанавливается за счет вторичного обогащения в обычном цикле се-

диментации. Поэтому отношение глинозем/сода в глинах можно исполь-

зояать как упрощенный химический показатель зрелости.

Единственным химически и физически стойким минералом, обра-

зующим плутонические горные породы н достаточно распространенным

чтобы образовывать крупные скопления, является кварц. Поэтому ми-

нералогическая зрелость песка выражается содержанием кварца. По-

скольку большая часть кварца первоначально была связана с полевы-

ми шпатами, зрелость песка можно также выражать через дефицит

полевого шпата или через отношение кварц/полевой шпат. Последний

показатель не очень подходит для песков, которые образовались из об-

ломочных пород, обедненных полевыми шпатами. Обедненность исход-

ной породы полевыми шпатами приводит к ложному завышению отно-

шения кварц/полевые шпаты. Пески, образовавшиеся за счет супракру-

стального комплекса, содержат обломки пород, ни одна нз которых, за

исключением кремня, не обладает ни химической стабильностью, нн

механической прочностью. Отношение кремнистых пород к некремнн-

Стым может служить хорошим показателем зрелости. Однако наиболее

часто применяется отношение кварц+кремни к полевым шпатам+об-

ломкам остальных пород.

Недостаточно оценить зрелость осадка; более важно раскрыть ее

значение или геологический смысл. В каких условиях образовались

в высшей степени зрелые осадки? Что означает незрелость? Поскольку

зрелость есть степень приближения кластического осадка к тому конеч-

ному стабильному состоянию, к которому он стремится под воздействи-

616-

ем влияющих на него осадкообразующих процессов, постольку оиа яв-

ляется также совокупным отражением продолжительности и интенсив-

ности проявления этих процессов. Если онн непродолжительны, то не-

зависимо от их интенсивности конечный продукт останется незрелым.

Если же интенсивность процесса (поступление энергии за единицу вре-

мени) низка, то конечный продукт также останется незрелым, как бы

продолжителен ии был этот процесс. С другой стороны, если интенсив-

ность процесса высока, а его действие достаточно продолжительно, то

конечный продукт будет зрелым.

Какие геологические факторы определяют время действия или про-

должительность процесса и его интенсивность? Естественно полагать,

что время или продолжительность определяются в значительной степе-

ни рельефом. Скорость эрозии есть функция рельефа. Высокий рельеф

обусловливает высокую скорость эрозии, тогда как низкому рельефу

сопутствует замедленная эрозия. В условиях быстрой эрозии почвооб-

разующие процессы отстают от процессов транспортировки и сущест-

венная часть не полностью выветрелого материала выносится потока-

ми. В условиях замедленной эрозии выветривание достигает своей за-

вершающей стадии, так что в осадках встречаются только наиболее ста-

бильные остатки. В районах с высоким рельефом, но «молодой» топо-

графией остаются относительно выровненные участки водоразделов^

Эрозия этих участков продуцирует зрелый, выветрелый обломочный

материал, тогда как глубоко врезанные каньоиы являются источниками

свежего, иевыветрелого материала. Поэтому эрозия таких территорий

образует как зрелые, так и незрелые продукты выветривания. Обычно

зрелые продукты тоикозернисты и слагают глины, незрелые продукты—

грубозернисты и характерны для песчаников. Однако разделение их

никогда не бывает полным или совершенным.

Влияние климата более сложно н привлекает к себе внимание ис-

следователей уже в течение многих лет. В тропических условиях, харак-

теризующихся высокой температурой и обилием влаги, выветривание

происходит наиболее интенсивно, а его продукты существенно обогаще-

ны окислами железа и алюминия; соответственно содержание кремне-

зема является относительно низким. Конечными продуктами таких поч-

зообразующнх процессов в тропиках являются латериты и бокситы.

Глииы или глинистые сланцы, образовавшиеся за счет таких исходных

пород, богаты алюминием и часто бокситоносны. Вообще, можно ска-

зать, что более теплый и более гумидный климат способствует большему

распаду исходной породы, тогда как в более холодном, или же в более

аридном климате, продукты выветривания характеризуются меньшей

зрелостью. Обычно нехватка воды замедляет химические процессы; бо-

лее грубые остатки, образовавшиеся в аридных условиях, могут содер-

жать много нестабильных минералов.

Однако действительный состав осадочных образований является

результатом взаимодействия илн совокупного влияния климата и рель-

ефа на исходную породу, а также на процессы абразии и сортировки

продуктов выветривания. По Бэррелу [5], характер тонкого аллюви-

ального или промытого обломочного материала в районе его происхож-

дения обычно можно использовать в качестве индикатора климата.

С другой стороны, зернистость и обилие грубых фракций являются ме-

рой скорости эрозии и, следовательно, топографического рельефа. По-

скольку рельеф зависит от баланса между воздыманием и эрозией, ха-

рактер грубого материала указывает также иа тектонический режим.

617-

В какой степени вышеописанные принципы, дедуктивно выведенные

Бэррелом [5], Крыииным [38, 42] и др. [25], согласуются с результат

тами геологического изучения осадочного материала, транспортируемо-

го современной речной сетью в районах с различными климатом и рель-

ефом? Как правило, мы не располагаем достаточным фактическим ма-

териалом по этому иопросу, однако бывают и исключения. Исследова-

ния Крынина [35] в тропиках Южной Мексики показали, что речные

пески являются полевошпатовыми, несмотря на высокую среднегодовую

температуру (26,5°С) и обилие осадков (300 см). Гиббс [29] в своем

блестящем исследовании осадков, выносимых Амазонкой, подтвердил

вывод Крынина о том, что рельеф контролирует содержание полевых

шпатов в осадке в большей степени, чем климат. Гарнер [28], на осно-

вании изучения четырех регионов в Андах, полагал, что на зернистость

кластнческих осадков климат влияет сильнее, чем рельеф. Аридный

климат обуслоиливает образование грубозернистого аллювия, свиде-

тельствующее о полном выветривании; гумидный климат формирует

в основном алевриты и глины. Исследований с целью проверки концеп-

ций о связи рельефа и климата со зрелостью осадка в определенных,

специально выбранных для этого регионах проводится очень мало. Уэбб

и Поттер [80] исследовали песчаные наносы ручьев в аридном регионе

с высоким рельефом. Робеяен [56] изучал аналогичные образования, но

в гумидном регионе с низким рельефом. Этн работы в числе немногих

других характеризуют попытки определить и дифференцировать влия-

ние климата, рельефа н исходной породы на характер осадкой.

Не следует забывать, что зрелость песчано-галечиых образований

в отношении их структуры и состава до некоторой степени является ре-

з\льтатом механического воздействия, т. е. уничтожения обломков по-

род, поликристаллического кварца и выноса глинистого материала.

Этот вопрос составляет предмет следующего раздела данной главы.

Стабильность минералов в процессе

транспортировки

Можно предположить, что остатки, образовавшиеся в результате

механического разрушения и химического разложения исходной поро-

ды, претерпевают и дальнейшее преобразование или изменение в про-

цессе транспортировки от места их образования из исходной породы до

места их окончательного отложения в осадок. Происходит не только

отделение глинистой фракции от песчаной и гравийной, но н дальнейшие

модификация и фракционирование последних. Можно, например, пред-

положить, что процессы, происходящие во время транспортировки и

ведущие к окатыванию переносимых обломков, преобразуют также и их

состав за счет селективной абразии (и сортировки).

К сожалению, тщательные исследоватя того, что действительно

происходит в процессе транспортировки, проводятся исключительно

редко. То, что бывают какие-то изменения состава в процессе транс-

портировки, кажется в высшей степени вероятным. Издавна наблюда-

лись изменения в составе аллювиальных галечников вниз по течению

потоков (сводка исследований по этому вопросу приведена в гл. 6).

В общем они показывают довольно быстрое исчезновение менее стойких

компонентов (известняки, глинистые породы, рыхлые песчаники), из-за

чего происходит обогащение более стабильными типами пород (квар-

цит, кремнистый сланец, жильный кварц) (см. рис. 6-8). Галечники мо-

618-

гут достичь зрелости (по составу) при относительно коротком расстоя-

нии транспортировки.

С другой стороны, данные о селективном механическом преобразо-

вании и уничтожении минералов в песчаной фракции представляются

сомнительными. Можно предполагать, что более мягкие и склонные

к раскалыванию разности будут разрушены абразией, из-за чего долж-

но произойти обогащение более твердыми и стойкими компонентами.

Что свидетельствует в пользу этого предположения?

С целью определения сопротивления минеральных зерен износу был

осуществлен ряд экспериментов. Фризе [27] определил устойчивость

при транспортироике (Transportwiderstand) значительного числа миие-

Ta блица 13-0

Устойчивость минералов к абразии (в порядке ее возрастания) *

По Фризе [27 |

По Тилю 1721

По Фризе 1271 ГЬ Ткл» 172|

Гематит (100)**

Монацит (117 в ср.)

Ортоклаз (150)

Днопснд (160)

Андалузит (220)

Кианит (260)

Апатит (275)

Обычный олнвнн (290)

Эпидот (320)

Ильменит (325)

Гранат (378 в ср.)

Магнетит (380)

Барит

Сидерит

Флюорит

Гётнт

Энстатнт

а н

Бронзит

Г е м а τ

Апатит

Сподумеи

Гпперстен

Топаз (390)

Обычный авгит (420)

Ставролит (420)

Кордиернт (480)

Пнрнт (5С0)

Турмалин (817 вер.)

Диаллаг

Рутип

Роговая обман

ка

Циркон

Эпидот

Гранат

Тнтгиит

Ставролит

Михрокпян

Турмалин

Кварц

* Минералы, присутствующие в обоих списках, выделены раврядкой для удобства сопо-

ставления.

·· «Устойчивость в процессе транспортировки» гематита принята за 100.

ралов. Приняв за эталон кристаллический гематит (индекс 100), он вы-

разил числовыми характеристиками сопротивление абразии каждого нз

исследованных им минералов (табл. 13-6). Аналогичным образом Ko-

зенс [18] определил степень износа наиболее распространенных мине-

ралов как функцию их твердости. По-видимому, индексы устойчивости

и показатели твердости по шкале Mooca связаны очень тесной корреля-

цией, по крайней мере, для минералов с твердостью, меньшей, чем

у кварца. Хотя точная функциональная зависимость не была выведена,

она, вероятно, должна иметь вид у=(х/а

), где у — индекс устойчиво-

сти; χ — твердость по шкале Мооса; а—твердость кварца (7); л — экс-

понента (близкая к 4). Довольно частые расхождения между рассчи-

танными н установленными эмпирически величинами могут быть обус-

ловлены процессами уменьшения размера зереи, не связанными с абра-

зией, неравномерностью шкалы Мооса и другими свойствами минералов

(например, упругостью).

Тиль [71] определял устойчивость наиболее распространенных ми-

нералов к абразии экспериментальным путем. Он расположил минера-

лы по возрастанию их устойчивости к абразии в следующем порядке:

(1) апатит, (2) роговая обмаика, (3) микроклии, (4) гранат, (5) тур-

малин, (6) кварц. В более поздней работе [72] он добавил к этому ряду

Другие минералы. Несмотря на некоторые существенные отличия, этот

619-

K ύο

ε зо

160

240

Расстояние, км

ряд в общем согласуется с результатами, полученными Фризе (см·, табл.

13-6). Устойчивость минералов к абразии изучали также Марслеид и

Вудруф [45]. Их работа была основана на действии воздушной струн и

показала, что сопротивление окатыванию возрастает по мере увели-

чения твердости минералов: гипса, кальцита, апатита, магнетита, гра-

ната, ортоклаза, кварца.

Согласуются ли изменения, выявленные при изучении пескои в про-:

цессе транспортировки, с экспериментальными данными? Рассел [58,

59] установил, что для крупных рек изменения минерального состава

лнбо невелики, либо вообще не отмечаются, даже при длительной

транспортировке; те же слабые изменения, которые исе-таки бывают,

не являются результатом дифференцированной абразии. Его наблюде-

ния за минералогией песков р. Миссисипи между Каиром, штат Илли-

нойс, и Мексиканским заливом на

протяжении 1771 км как будто под-

тверждают этот вывод, поскольку

OHH

фиксируют лишь небольшие потерн

полевого шпата относительно кварца

и никаких сколько-нибудь заметных

потерь роговой обманки, пироксена н

других, относительно мягких и легко-

раскалывающихся минералов. Выво-

за ды Рассела подтверждаются и ре-

зультатами изучения песков Рейна

[2]. С другой стороны, наблюдения

Макки [44] и Пламли [50] свиде-

тельствуют о существенных потерях

полевого шпата в быстрых речках,

обладающих высоким базисом эрозии

и несущих гравий, прн относительно

короткой дистанции транспортировки

(рис. 13-3).

В ручьях района Блэк-Хнлс резкое понижение содержания полево-

го шпата вряд ли можно объяснить чем-либо иным, кроме абразии.

Близость значений плотности и сходная сферичность полевого шпата в

кварца исключают процесс селективной сортировки, а зернистость фрак-

ции, изучавшейся Пламли, была настолько грубой (класс 1—1,414 мм),

что постепенное разбавление полевого шпата в результате поступления

других минералов было невозможно. Имеются некоторые данные о том,

что существенное окатывание песков, а следовательно, и существенное

изменение их минералогии может быть связано с деятельностью прибоя

<см. гл. 7).

Существуют хорошо документированные примеры весьма важных и

значительных изменений состава песков при транспортировке нх в вол-

ноприбойиых зонах и реках. Можно показать, что большинство из них

связано с интенсивными процессами селективной сортировки либо яв-

ляются результатом разбавления за счет новых источников сноса мате-

риала. В заключение следует отметить, что тенденция к избирательным

потерям при абразии реальна; в одних случаях она проявляется резко,

в других — может быть затушевана изменениями состава по другим

причинам. Таким образом, последовательное изменение состава вовсе

не обязательно является достаточным доказательством дифференциро-

ванной абразии.

Рис. 13-3. Зависимость процентного

содержания полевого шпата в обло-

мочной фракции с размером зерен

1,0—1,414 мм от расстояния транс-

портировки в речках Батл-Крик (J)

н Чейена (2) района Блэк-Хилс,

Южная Дакота. По [50]

20-

Стабильность минералов внутри пластов

После отложения осадки подвергаются действию артезианских вод

и выщелачиванию. Как это отражается иа их минералогии? Обычно

легкие минералы и, в первую очередь, полевой шпат и кварц остаются

в основном не измененными, хотя имеются данные о том, что в некото-

рых случаях полевой шпат растворяется [33]. Во многих случаях от-

дельные зериа кварца и полевого шпата испытывают регенерацию, что

указывает иа их стабильность. Некоторые обломки пород могут претер-

певать дробление и образовывать цемент (матрикс).

млн. лет

800·

ΧΐΛ<Ίχ

ПО

111

IHW

AOO

300

200

IOO

i—

• -

PZl

Р..

OS 10 15 20

Рнс. 13-4. Зубчатые окончания, обусловленные внутрнпластовым растворением.

По [23].

л — обломкн авгнта; б — схематическая диаграмма гребенчатой структуры обломочного авгита

параллельно [1101.

Рис. 13-5. Число видов тяжелых минералов и возраст осадка [48].

Против возраста отложений π внесено число видов тяжелых ыннаралов, встреченных более чем

<8 половине исследованных формацай

Хотя преобладающая фракция легких минералов остается неизмен-

ной, этого нельзя сказать об акцессорных или тяжелых минералах, ко-

торые подвергаются растворению на ранней или более поздней стадии

диагенеза. Дифференциальное растворение малых акцессорнев илн тя-

желых минералов может затруднить интерпретацию набора тяжелых

минералов, тем самым стратиграфическую корреляцию, основан-

ную иа таких минералах, а также выяснение источников сиоса.

Свидетельства о том, что такое растворение действительно проис-

ходит в осадочных толщах, многочисленны и разнообразны. Надежным

подтверждением такого растворения являются зерна со следами трав-

ления [15]. Правда, не всегда ясно, когда произошло травление — до

или после осадконакоплеиия. Однако хрупкие, гребневидные отростки

или «зубчики» на некоторых тяжелых минералах, особенно на амфибо-

лах и пироксенах (рис. 13-4), вряд ли могли уцелеть в ходе транспор-

тировки [22, 23]. В отдельных случаях удается доказать, что зубчатая

или гребенчатая структура зерен сформировалась внутри пласта после

осадконакоплеиия [57].

Иногда даже кварц обнаруживает признаки внутрипластового рас-

творения. Это свойственно пескам с карбонатным цементом, у которых

первоначально округлые очертания зереи становятся зубчатыми, изре-

занными, в особенности иа участках контакта с карбонатами. В других

случаях на некоторое внутрипластовое растворение указывают микро-

621-