Петтиджон ?. Дж. Осадочные породы

Подождите немного. Документ загружается.

между крупными и мелкими обломками. Если такое различие сущест-

вует и крупные обломки значительно преобладают, частицы мелких

размеров несут серьезные потери за короткие отрезки времени. Из-

мельчение происходит при размалывании мелких зерен, испытыва-

ющих постоянный контакт и давление галек, более крупных по размеру.

Этот процесс действует быстрее, чем столкновение частиц. Песча-

ный материал, смешанный с гравийным, за несколько часов превраща-

ется в алеврит и глину в шаровой мельнице.

Уоддел [327] выделил четыре процесса, вызывающие уменьше-

ние размеров частиц: растворение, истирание, откалывание и раскалы-

вание. Различия между ними в первую очередь определяются соотно-

шением размеров отделенной части первоначального обломка. Харак-

тер самого действия не учитывается. Если уменьшение обломка проис-

ходит на величину, оптически не различимую, подразумевается про-

цесс растворения. Растворение может происходить либо в ионной,

либо в коллоидной форме. Если обломок сокращается на видимую

величину, но менее чем на 1/150 своего размера, то процесс определя-

ется как истирание. Если отделяемая часть еще крупнее и пред-

ставляет собой, например, сколотый угол зерна, процесс именуется

откалыванием. Если при разрушении обломка образуются два

примерно равных зерна, то можно применять термин раскалы-

вание.

В результате обычного истирания гравия образуются обломки

алевритовой и глинистой размерности, а не песок. Явления откалыва-

ния и раскалывания наблюдаются относительно редко, за исключени-

ем обстановок, характеризующихся высокими скоростями, в результате

чего образуются осколки и обломки дробления. Напри-

мер, Бретц [30] обратил внимание на многочисленные обломки дроб-

ления гравия на базальтовом плато в штате Вашингтон, США. По

данным этого автора процент гальки и валунов сначала окатанных, а

затем разрушенных значительно превышает то, что наблюдается в со-

временных барах р. Колумбии. Бретц делает вывод, что гравийные от-

ложения плато пермещались наводнениями исключительной силы.

Однако гравий в современных потоках становится окатанным, несмот-

ря на проявления сильных течений. Несмотря на то что нормальное

истирание преобладает над остальными процессами, раскалывание не

является редким; обломки раздробленного гравия нередко устанавли-

ваются в большей части гравелитовых отложений. Содержание облом-

ков дробления, вероятно, связано не только с интенсивностью процес-

са, но и определяется свойствами породы к раскалыванию и, возмож-

но, некоторыми другими постседиментационными процессами образо-

вания трещин.

Кюнеи [179, с. 350] тоже пытался анализировать процесс абразии.

Он выделял семь процессов, приводящих к сокращению размера зерен:

раскалывание, раздавливание, откалывание, растрескивание, дробле-

ние, растворение, абразня частиц, переносимых ветром. Растрески-

вание — процесс, объясняющий образование на поверхности галек

серповидных знаков столкновения, продувание песка — это из-

нос, производимый песком, который проносится мимо неподвижной

гальки.

Не существует полного или исчерпывающего исследования влия-

ния процессов сокращения размерности на гранулометрические пара-

метры отчасти потому, что одновременно в природных условиях проис-

ходит и сортировка материала, и различить ее эффект от действии

63-

каждого из этих

при определенных условиях некоторые а

μ обстоятельство в

ное сокращение размера не

- «смесив в «ша-

чнтельной степени изменяет состав первой

д мел

ровон мельнице». Если в "Р^^ХХ^ содержание зереи с£ед

3TpS3SSS и ^о^гда 1У-«ь£-«. стандартное

^Значительный интерес исследователи проявляют к изучению с к о-

ростн уменьшения размерности зереи и факторов, которые ее опреде-

ляют. Определенные сведения о скорости можно получить, изучая про-

цесс истирания в шаровых мельницах и связанных с ними эксперимен-

тов однако трудно применить полученные результаты к природным

условиям в которых сокращение размеров только частично и в незна-

чительной степени связано с истиранием. В большижпве случаев

уменьшение размерности по течению потока объясняется сортяровкой.

Лабораторные исследования представляют еще один подход к ре-

шению проблемы. Начиная с Дебре [62], последующие исследователи

сделали значительный вклад в ее разрешение. Лабораторные работы,

однако, имеют ряд недостатков. Оии слишком упрощают процесс,

исследователь не уверен, что условия в мельнице даже приблизительно

соответствуют тому, что происходит в потоке или на пляже. Резуль-

таты экспериментальных исследований иногда экстраполируются без

соблюдения разумных пределов, поскольку в большинстве случаев

эксперименты проводятся с обломками галечной размерности; было бы

ошибочно результаты таких исследований применять к песчаному ма-

териалу. После первых работ Дебре было выполнена большое количе-

ство лабораторных исследований по изучению процессов истирания

обломочного материала [332, 338, 200, 276, 167, 244, 245, 240, с. 22],

(см. рис. 3-Г4). В этих работах использованы результаты исследований

истирания в шаровых мельницах или вращающихся барабанах. В со-

временных экспериментах [179, 178, 184, 28] использован круговой ло-

ток, устройство, которое считается вполне сопоставимым с природны-

ми потоками.

Эти лабораторные исследования показали, что сокращение разме-

ров обломков при абразин и связанных с нею процессах зависит от

размера исходного материала, его происхождения (прочности), харак-

тера и интенсивности процесса (жесткости условий); размера и содер-

жания сопутствующих материалов; характера ложа, по которому пере-

мещаются обломки (песок или гравий); длительности процесса или

расстояния, на котором происходит абразия

ппп

Г!

заме

™°

влияние

Размера обломков; гравийные зерна

довольно быстро истираются и окатываются, тогда как истирание пе-

п КГ

гя

ВЫ,аЙ

"·

0 медленн0

Да>

K^cce гальки процент

крГныГ^азмеров [179 Ж^иГГ" ^

ДЛ

* ™

однГ°

ра

а: β

«IX

« потери несу

т зерна

вню со стороны более крупных обломков R °

ПОДве

гаются

воздейст-

что прочность м а теп η я π пп

00л0мк0в

· Все исследователи признают,

Максимальное сопротивление

ВажНЫМ

мень, кварциты и жильный

Р И

'°

основном оказывают кре-

ды, а известняк" *™Vметаморфические поро-

""-чаинки оказывают наименьшее сопро-

64-

тивление [238, 179, с. 349—350]. Интенсивность процесса, или жест-

кость условий также является важным фактором. С возрастанием

интенсивности увеличивается скорость потери массы обломков. Экспе-

риментальные исследования Кюнена [179, с. 344] показали, что абра-

зия пропорциональна квадрату скорости. Существуют ли критические

скорости для определенных минералов и пород, при превышении ко-

торых процессы откалывания или раскалывания преобладают над

абразией [174],—не установлено. Характер поверхности ло-

жа, по которому перемещается обломочный материал, также играет

важную роль [179, с. 350]. Если дно, по которому перемещается оса-

док, сложено песком, то сокращение размеров зерен происходит в пять

раз меньше, чем если оно выполнено гравием. Первоначальная фор-

м а обломков является второстепенным фактором, однако с увеличе-

нием их окатанности скорость истирания падает. Влияние геологиче-

ского процесса при истирании гравийных отложений менее ощути-

мо, чем для песков. Экспериментальные работы по изучению деятель-

ности прибоя иемногочислены [184]. Очевидно, истирание гравийных

зерен под действием прибоя происходит быстро.

Все лабораторные исследования показали, что скорость сокраще-

ния размера зерен максимальна на ранних стадиях процесса и экспо-

нентно уменьшается во времени или с расстоянием [167, 276].

Экспериментальное изучение абразии песков проводилось многими

исследователями [62, 6, 309, 183, 181, 182, 20]. Полученные результа-

ты показывают, что при отсутствии грубообломочных материалов исти-

рание песка происходит значительно медленнее. Дебре [62], например,

считал, что песчаное зерно при переносе на расстояние в 1 км умень-

шается на 0,01%. Кюнен [180, с. 50], применив для исследований вме-

сто мельницы круговой лоток, установил, что кварцевые зерна диамет-

ром 0,5 мм теряют на 1 км переноса 0,0001%; эта величина настолько

мала, что перенос зерна на расстояние Ί0 тыс. км не приведет к сколь-

ко-нибудь заметному окатыванию. Поскольку средняя протяженность

рек составляет примерно 1 тыс. км, 10 циклов механического истирания

зерна приведут к потере массы менее 1%. В других лабораторных

исследованиях, применяющих мельницы [20, 309], отмечается большее

сокращение размера, однако представляется маловероятным, чтобы

речной перенос приводил к значительному уменьшению кварцевых пес-

чаных зерен. Превращение кубика со стороной 1 мм в шарик диамет-

ром 1 мм потребует уменьшения первоначального объема на 47,5%.

Даже если принять во внимание самые большие цифры сокращения

размера, приводимые отдельными исследователями, то нельзя ожидать

существенного изменения первоначального размера зерен или их фор-

мы; в лучшем случае возможна незначительная окатаниость зерен.

Фотографии зерен [309] кварцевого песка до и после обработки, экви-

валентной 8 тыс. км транспортировки, подтверждают сделанный вывод.

Нет видимого эффекта транспортировки и на фотографиях дробленых

кварцевых зерен [180, прилож. 1], испытавших перенос на 248 км.

Эффект, оказываемый эоловыми процессами на обломочные зерна, на

несколько порядков выше, чем результат воздействия водной среды

[183], что привело Кюнена к выводу о решающей роли ветра при ока-

тывании песчаных зерен. Зерна размером менее 0,05 мм (в диаметре)

не окатываются вообще.

Какова в свете этих лабораторных исследований роль естественной

абразии в уменьшении размеров отдельных обломков или в измене-

нии параметров определенного обломочного класса? Процессы, изме-

65-

99.9

Раздej

за

ение s

!леска

зоне/

Зона переме- <

шивания /

—HУ

0.067

няюшие форму, окатаниость и характер поверхности обломков, рас-

смотрены в других разделах настоящей главы. Заметное сокращение

размера обломочных зерен вниз по течению многих потоков только

в незначительной степени вызвано процессами истирания. В осиоциом

это объясняется падением силы потока и уменьшением его градиента

(см. гл. 14). Вероятно, процессы абразии в большинстве известных

условий осадконакоплення ие влияют на размер кварцевых песчаных

зерен. Короче говоря, распределение песчаных аерен является скорее

результатом гидравлических факторов, нежели абразии, и в основном

размер зерен имеет унаследованный характер от материнских пород и

является результатом разрушения поро-

ды, ие зависящим от процесса транс-

портировки и его агента.

Гранулометрический состав н про-

цессы осадконакоплеиия. Постепенно

получает подтверждение точка зрения,

что в большинстве случаев частоты рас-

пределения отражают комбинацию двух

или трех групп обломочных зерен, свя-

занных с различными формами перено-

са, и таким образом при интерпретаций

кумулятивных кривых необходимо на-

учиться различать эти группы н связы-

вать их с определенными гидродинами-

ческими процессами (рнс. 3-15).

Такой подход был первоначально

применен к речным грубообломочиым об-

разованиям. Эти отложения характери-

зуются бимодальным распределением.

В противоположность им, распределенк»

зерен в песках имеют одну моду. На-

пример, из нескольких сотен опублико-

ванных анализов аллювиальных гравий-

ных отложений Калифорнии примерно

92% образцов характеризуются более

чем одной модой [50]. Аналогичная кар··

типа типична только для 42% песков,,

связанных с грубообломочными отложе-

ниями. В общем виде бимодальные гру-

бозернистые отложения описываются кривой, одна мода которой падает

на грубую фракцию, а вторая, меньшая, приходится на песчаные фрак-

ции (см. рнс. 6-4). Как правило, моды разделяют 4—5 фракций. Следо-

вательно, главный компонент породы характеризуется диаметром, пре-

вышающим размерность второй моды в 16—32 раза. Аллювиальные

грубозернистые осадки в других районах также имеют типичное бимо-

дальное распределение. Примерно 85% паводковых грубозернистых

отложений в районах Саи-Габриель и Арройо-Секо (Калифорния) ха-

рактеризуются бимодальным распределением [165, 168]. Из 23 образ-

цов грубообломочных отложений террас Блэк-Хилс [238] двадцать об-

разцов оказались с бимодальным распределением.

Сделанные наблюдения интерпретированы как свидетельство при-

сутствия двух классов обломков, каждый из которых связан с опре-

деленным способом переноса. Адден [320, с. 737] писал, что «. . транс-

портирующая среда ... стремится к переносу и отложению обломков

1.0 0,5 0,25 0,125

Размер зерен, мм

Рис. 3-15. Связь между динами-

кой переноса отложений, грануло-

метрическими классами и точками

перелома на кривой распределе-

ния. По Вншеру [324].

1 — перелом между твердым стоком и

суспензией; 2 —суспензионный класс

Б Л —класс материалов, разделяемых

сальтацией А; 4 — класс материалов,

разделяемых сальтацией А'; 5 — пере-

лом, равный 2Ф: « — класс материа-

лов, псрспоснмых волочением В

двух определенных размеров, а не всех подряд. Основной осадок, обра-

зованный таким образом, будет содержать избыток преимущественно

грубого материала, который транспортируется перекатыванием». Он

предполагал, что главная мода приходится на мелкозернистую фрак-

цию, а подчиненная попадает на грубообломочный класс. Обычно на-

блюдается обратное соотношение.

Фрейзер [90] считал, что одновременное отложение валунов и тон-

козернистого песка невозможно, и обращал вннмание на то, что ско-

рость потока, несущего валуны диаметром 25 см, должна уменьшиться

на 60%, и тогда смогут осаждаться частицы размером 1 мм. Такие

резкие перепады скорости маловероятны, и Фрейзер полагал, что в лю-

бой конкретный момент река обычно отлагает материал ограниченной

размерности и что тонкий материал среди грубозернистого появляется

в результате последующего заполнения. Такая же точка зрения выска-

зывалась исследователями грубообломочиых отложений р. Пиав в Ита-

лии [57]. Пламли [238] также считал мелкозернистые отложения, со-

ставляющие вторую моду, в большинстве случаев захваченным мате-

риалом, заполняющим пустоты в основной массе грубообломочиых

пород. Для подтверждения своих взглядов он отмечал, что если вооб-

разить шарики двух размеров (причем мелкие могли бы помещаться

в пространстве между крупными), то в этом случае мелкая фракция

составит от 22 до 32% породы по массе, в зависимости от плотности

упаковки. Поскольку естественные грубообломочные отложения содер-

жат в среднем 20% фракций второй моды, вполне вероятно, что эти

фракции и есть захваченный тонкозернистый материал. Принимая во

внимание отклонение галек от сферической формы, варьирующий раз-

мер двух рассматриваемых фракций и беспорядочную упаковку, можно

констатировать удивительное совпадение теоретической модели и на-

блюдаемого явления.

Конечно, не исключена возможность, что бимодальное распреде-

ление объясняется техникой опробования, при которой отобранный об-

разец представляет два различных слоя, каждый из которых характе-

ризуется своим классом обломков [9, с. 118—124]. Однако, как прави-

ло, бимодальный характер кривой не вызывается искусственными при-

чинами, например методом опробования, на что указывает такое же

распределение зереи в образцах, отобранных из определенно единых

слоев Возможно, что оба класса обломочных частиц отлагаются в один

и тот же этап осадконакоплеиия.

Бимодальное распределение — всего лишь особый случай, демон-

стрирующий смешение двух классов, отстоящих достаточно далеко друг

•от друга, для того чтобы проявились две моды. Там, где различие меж-

ду н"чи незначительное, устанавливается одна мода. Однако кривая

суммарного анализа четко асимметрична, а распределение заметно

•отходит от логнормального. Постоянно крепнущая уверенность, что

многие распределения отражают суммарный эффект присутствия двух

или трех подклассов обломочных зереи, объясняет попытки связать

•образование этих подклассов с различными видами транспортировки

•осадка и перейти от особого случая проявления бимодальности к об-

щему, рассматривающему распределение в большинстве осадочных

пород.

Многие авторы признавали сложную природу распределения обло-

мочных зереи по размеру и делали попытки связать его с изменяющи-

мися условиями переноса [67, 113, 112]. Значительный шаг в этом иа-

иравпении сделал Mocc [217, 216, 218]. Он выделил три подкласса,

67-

связанные с различными процессами осадконакоплеиия. Эти подклассы

распознаются иа кумулятивной кривой. Основная часть распределения

находится между 20 н 80%. Эта часть осадка образуется в результате

сальтации. Грубозернистый «хвост» распределения отлагается при во-

лочении обломков, а тонкозернистый «хвост» распределения слагают

материалы, отлагающиеся из суспензии и западающие в промежут-

ки между основными обломочными компонентами. По наблюдения»

Mocca [216], в грубообломочиых речных отложениях основная часть

осадка сложена фракциями волочения. Эти отложения характеризуются

бимодальным распределением.

Основной вклад в изучение взаимосвязи подклассов обломков и

гидродинамических условий в настоящее время сделал Вишер [324].

Он предположил, что гранулометрические кривые всех обломочных от-

ложений отражают суммарный эффект присутствия трех классов, обра-

зовавшихся при волочении, сальтации и отложении из суспензии, что

каждый класс характеризуется логнормальным распределением и, сле-

довательно, графиком в виде отрезков прямых в вероятностном мас-

штабе (использующим логарифм диаметра или φ-единицы) (см.

рис. 3-15). Такие соотношения преобладают примерно в двух тысячах

гранулометрических анализов, представляющих различные условия

осадконакоплеиия.

Какая связь существует между формой гранулометрической кри-

вой, т. е. относительным содержанием и характером компонентов осад-

ка и условиями осадконакоплеиия, выраженными через обычные гео-

морфологические понятия? Вишер считал, что параметры отдельных

кумулятивных кривых могут служить основанием для фацнальных ре-

конструкций, но предупреждал, что «любая попытка определить точные

пределы наклона и перегиба кривой или процентное содержание трех

основных классов для определенных условий осадконакоплеиия будет

безрезультатной».

В заключение следует сказать, что некоторые попытки устаповить

смысл гранулометрических кривых для обломочрых отложений оказа-

лись достаточно успешными. Гидродинамические факторы до некото-

рой степени сопоставимы с геоморфологической обстановкой. В опре-

деленных условиях может преобладать определенный процесс, который

будет второстепенным в других условиях.

Распределение обломочных зерен и восстановление

условий осадконакоплеиия

Адден считал, что размер обломочных зереи в осадке определяется

гидродинамическими условиями, преобладавшими в момент его отло-

жения. Из этого следует, что если древние отложения образовались

в условиях, похожих на сегодняшние, то анализ современных осадков

позволит установить гранулометрические характеристики каждого типа,

что в свою очередь можио использовать для выяснения происхождения

древних отложении. В соответствии с этим Адден выполнил множество

«механических анализов» состава отложений, особенно эоловых, и опу-

бликовал [320] результаты более 350 таких анализов вместе с заклю-

чением об определенных «законах», по которым происходит распреде-

ление механического состава обломочных отложений. С целью расши-

рения данных Адден а, Уэнтуэрт [337] опубликовал более 800 резуль-

татов анализов, представленных в графическом виде. Изучение гисто-

грамм Уэнтуэрта показывает, что графические изображения отложений

пляжевых пескрв; этот коэффц-

I -ι

υ-2

-3

•

"в.*

•

02 0.4 0.6 08- >,0 12

Стандартное отклонение {сортировка

из различных осадочных обстановок отличаются. Наиболее существен-

ное различие наблюдается, например, между ледниковыми тиллями )&

пляжевыми песками. С другой стороны, совершенно различные осадки

очень похожи по механическому составу, например песри пляжей

и дюн.

Трудности определения тесно связанных условий сюадкоиакоплр-

ния или агентов отложения осадков по результатам гранулрметриче-

ского анализа или графических построений не остановил^ поиск иссле-

дователей. Келлер [143] воспользовался количественным отношением

показателей двух классов, соседних с модальными, и ввел отношение

С для распознавания эоловых и

циент является приближенной ме-

рой симметрии. После работы Кел-

лера некоторые исследователи при-

менили более сложный подход к ис-

пользованию одного или несколь-

ких гранулометрических параме-

тров для распознавания речных,

пляжевых и дюнных песков. Фрид-

ман [93, 92, 94] пытался различать

пляжевые и дюнные пески построе-

нием графика зависимости симме-

трии от среднего, симметрии н

стандартного отклонения для раз-

деления речных и пляжевых песков

(рис. 3-16). Аналогичный подход,

других исследователей [209] дал

результат, подтверждающий выво-

ды Фридмана. Некоторые седимен-

тологи строили диаграммы рассея-

ния, основанные на двух перемен-

ных. Например, Пассега [23.1, 230]

и Булл [35] сопоставляли на гра-

фиках первую персентиль С (обыч-

но наиболее крупный размер) со средним размером Af. Авторы полага-

ли, что определенный тип диаграммы CM указывал на процесс или

способ осадконакоплеиия. Например, Пасега считал, что на диаграмме

CM можно различать отложения турбидитов и обычных потоков. ι

Гранулометрические параметры в различных комбинациях для вос-

становления условий осадконакоплеиия были использованы многими

исследователями [203, 99, 275, 151, 69, 295, 36]. Не всем им удалось

успешно различать условия накопления песчаных отложений с пе-

мощыо указанной методики. В некоторых случаях построения были

безуспешными, в других — на диаграммах рассеяния наблюдались зна-

чительные перекрытия, т. е. полученные результаты были неоднознач-

ными.

• '

В усложненных методиках применяются однозреМенно брлее двух

переменных. Такая техника дискриминантного анализа была опробована

Caxy [269, 268]. Клован [149] применил факторный анализ к отложе-

ниям залива Баратария, Луизиана, для того чтобы выделить факторы,

связанные с обычными процессами: прибоем, донными течениями и

осаждением в спокойной воде.

В заключение можно сказать, что попытки увязать гранулометри-

ческое распределение с условием накопления осадка имели частичный

69-

Рнс. 3-16. График зависимости межЬу

третьим моментом (симметрия) и стан-

дартным отклонением S Ф-масштабе для

речных и пляжевых лесков. По Фридма-

ну [92]. . .

Залитые кружочки .обозначают образцы реч-

ных отложений

успех Отчасти отрицательные результаты можно объяснить предполо-

жением что гранулометрическая кривая носит полиостью гидродина-

мическую природу, а каждая среда осадконакопления характеризуется

различными тидродннамическими режимами. Ни одно из предположе-

ний не является полностью исчерпывающим. Влияние источника сноса

(т. е. пара-метры размерности отложений, попадающих в осадочную

обстановку) вероятно никогда не получит всеобъемлющей оценки. По-

мимо этого, один π тот же гидродинамический процесс может прохо-

дить в различных условиях осадконакоплення. Иначе говоря, гидроди-

намические \словпя и условия осадконакопления, определяемые обыч-

ными геоморфологическими понятиями, могут не совпадать [295].

Заключение. L Отдельные обломки можно исследовать с помощью

различных измерений (таких как взвешнваиие или определение объ-

ема). или с помощью приемов, применимых к скоплениям обломков

(просеивание, отмучпвание или газовая адсорбция). Все результаты

подобных исследований переводятся в значение «диаметра» зерна с по-

мощью упрощающих допущений, многие из которых в лучшем случае

представляют собой грубое приближение.

2. Распределение обломочного материала, определенное таким

о]бразом, выражается в процентном содержании классов различной раз-

мерности в целом образце либо на основании массы материала в каж-

дом классе или по количеству зереи в соответствующих классах. Кри-

вые распределения по массе и количеству зерен значительно отлича-

ется друс от· друга.

' 3. Определенные успехи достигнуты в применении стандартных

аналитических приемов изучения рыхлых осадков, главным образом

современных отложений. В основном эти приемы неприменимы к кон-

солидированным древним породам и, следовательно, их применение

ограничено. Ограничена также применимость выводов, сделанных по

результатам изучения современных отложений, особенно по различию

нескольких осадочных обстановок по структурным параметрам.

4. Еще одно серьезное ограничение исследования гранулометриче-

ского состава — влияние диагеиетических изменений на первоначаль-

ный характер распределения. Эти изменения происходят за счет жиз-

недеятельности организмов, распада основных крупных компонентов,

перекристаллизации и других процессов, коренным образом изменяю-

щих первоначачьное распределение зерен по размеру. Аналогичный

эффект оказывают аналитические методы дробления и диспергирова-

ния, которые предшествуют седимеитационному анализу. Распределе-

ние размерности в глинистых породах зависит от влияния диагеиети-

ческих факторов и процедуры исследований. Поэтому основное внима-

ние было уделено изучению характера распределения зереи в песча-

никах, менее подверженных влиянию вышеупомянутых факторов.

5. Остается спорным следующее положение: указывает ли тип рас-

пределения зернистости на какой-нибудь определенный способ нако-

пления цли условия седиментации? Если даже это и так, то использо-

вать полученные данные для интерпретации условий осадконакопления

древних литифицнрованных отложений практически невозможно

6. Короче говоря, несмотря на многочисленные публикации и про-

должительные работы, направленные на формулирование определения

размерности, измерение размера и подсчет параметров распределения,

практический результат на пути решения геологических вопросов не-

удовлетворительный я непропорционально мал по сравнению с затра-

7. Однако определенные выводы по гранулометрии отложений

можно сделать даже для полиостью литифицнрованных пород. Сюда

относятся замер и картирование максимального размера гальки в кон-

гломератах, установление фенокластов (крупных обломков, указываю-

щих иа неотсортированность материала) и, конечно, данные о харак-

тере строения породы, не являющиеся, строго говоря, показателями

размерности, но имеющие геологическое значение. К ним относятся

форма, окатанность, характер поверхности зереи и, конечно, состав

породы.

Форма и окатанность

Форма и окатанность гальки и песчаных зерен длительное время

применялись для расшифровки истории формирования отложений,

в которых оии присутствуют. Даже начинающим литологам известны

причудливые формы выветривания и гальки, иссеченные и обточенные

ветром или обработанные ледником. Влияние других агентов менее

заметно и вызывает противоречивые суждения. Например, какая галька

более уплощенная, пляжевая или речная? Окатывает ли ветер песча-

ные зериа эффективнее, чем вода? Каков нижний предел обломков

(если он существует), окатываемых в водной среде? Могут ли кварце-

вые зерна стать окатанными за один цикл осадкоиакопления? На по-

добные вопросы до сих пор нет убедительных ответов. Очевидно, одно-

значный ответ помог бы исследователям существенным образом в ин-

терпретации истории образования отложений.

Форма

Формы предметов можно классифицировать несколькими способа-

ми. Из геометрии известны определения таких правильных форм, как

куб, призма, шар, цилиндр и конус. Аналогичным образом в кристалло-

графии существует классификация твердых тел, ограниченных плоски-

ми поверхностями. Ни одна из названных систем для характеристики

формы осадочных обломков недостаточна. В лучшем случае форма галь-

ки только примерно повторяет правильные геометрические контуры.

Можно применять термины, указывающие на сходство, такие как приз-

матическая, бипирамидальная, пирамидальная, клиноподобная или па-

раллельно-таблитчатая формы [342]. Но такая классификация пред-

ставляет собой только качественное описание и, как правило, не имеет

прямого отношения к поведению указанных предметов в процессе пере-

носа. Вместо нее требуется количественный показатель формы, поддаю-

щийся математическому или графическому анализу, используя который

можно построить кривые распределения формы или его частоты. Одна-

ко даже определенные четкие формы не удается определить простыми

численными показателями. К ним относятся кристаллические формы

некоторых обломочных тяжелых минералов и диагностически важные

изогнутые формы, типичные для обломков вулканического стекла

(осколки в туфах и туфогенных отложениях). Характерную форму по-

род, источенных ветром (моногранников и трехгранников) [33, 347],

осколков грубозернистых пород, образованных временными водотоками

[30], и сглаженных ледниковых валунов [326] ие удается выразить

простым численным показателем. Тем не менее по ряду соображений

оправдано применение количественного или числового показателей

71-

формы, для разработки которых выполнен большой объем исследо-

Пля оценки количественных показателей формы необходимо вы.

бйать

стандарт, которым служит шар. Дело не только в том, что в ре-

з^льтате длительной абразии обломочные зерна многих пород и мине-

рйв принимают форму шара или приближенную к нему, шар обла-

дает 'некоторыми исключительными свойствами, которые делают его

приемлемым

стандартом. Из всех возможных форм шар обладает ми-

нимальной площадью поверхности для данного объема. Благодаря

этому свойству шар имеет максимальную скорость осаждения из рас-

твора в котором смешаны частицы всевозможной формы, объема и

Ъ;

»2

•V

У*

"о , 012 0,4 0.6 Ц8 1,0

Сферичность

Рус. 3-17. Соотношения между формой и скоростью осаждепня. По Крамбсйну [ 169].

I — цилиндры. 2 — диски. 3 — ппугне ibonuu

-цилиндры, 2— диски. 3 — другие формы

Рнс. 3-18. Классификация кальки по форме, предложенная Зингом.

Обратите винианке на то, что все указанные формы частиц {прямоугольные параллелепипеды)

обладают одно!) и той жа окатанностью (0). но все имеют разную форму: а —уплощенная или

габлптчатая: о— равноосная; о — трехосная (параллелепнпедальная); г —удлиненная

плотности [169] (рис. 3-17). Следовательно, при переносе в форме

суспензии более сферичные частицы будут отделяться от других ча-

стиц того же размера и плотности, но обладающих менее сферичной

формой.

. В идеальном случае такое свойство обломка, как сферичность,

определяется отношением s/S, где s —поверхностная площадь сферы

того же объема, что и рассматриваемый обломок, и S — фактическая

площадь его поверхности. Для шара это отношение равно единице,

для других обломочных частиц оно будет меньше единицы. Поскольку

измерение поверхностной площади неправильного обломка представ-

ляет трудную задачу, сферичность приблизительно определяется соот-

ношением d

, где d

— диаметр сферы того же объема, что и об-

ломок и D

-диаметр описывающей сферы, обычно ее длинный диа-

метр [328].

В образцах песка нлн гравия каждая частица или обломок харак-

теризуются своим значением сферичности. Часть обломков, однако,

может иметь дискообразную форму, они могут быть уплощенными или

72-