Петтиджон ?. Дж. Осадочные породы

Подождите немного. Документ загружается.

8. Briggs

L. I., Ir., 1953, Geology of the Ortigalita Peak Quadrangle, California:

California Div. Mines Bull. 167, 61 pp.

9. Cady, W. M., 1950, Classification of geotectonic elements: Trans. Amer Geo-

phys. Union, v. 31, pp. 780—785.

10. Cline, L. M., 1970, Sedimentary features of Lale Paleozoic flysch, Ouachita

Mountains, Oklahoma: Geol. Assoc. Canada Spec. Paper 7, pp. 85—101.

11. Dana, J. D., 1873, On some results of the earth's contraction from cooling,

including a discussion of the origin of mountains and the nature of Ihe earth's lnlerior

Amer Jour. Sci., v. 5, pp. 423—443; v. 6, pp. 6—14, 104—115, 161—171.

12. Dapples, E. C., Krumbein, W. C., and Sloss, L. L., 1948, Tectonic control of

lithologic associations: Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geol., v. 32, pp. 1936—1937.

13. Dickinson, W. R., 1970, Tectonic setting and sedimentary petrology of the Great

Valley sequence (abstr.): Geol. Soc. Amer. Prog. 2, 86 pp.

14. Dickinson, W. R., 1971, Clastic sedimentary sequences deposited in shelf, slope,

and trough settings between magmatic arcs and associated trenches: Pacific Geol., v. 3.

pp. 15 30.

15. Dietz, R. S., 1963, Collapsing continental rises —an actualistic concept of geo-

synclines and mounlain building: Jour. Geol., v. 71, pp. 314—333.

16. Donaldson, J. A., and Jackson, G. D., 1965, Archaean sedimentary rocks of

North Spirit Lake area, northwestern Ontario: Canad. Jour. Earth Sci., v. 2, pp. 622—647.

17. Dotl, R. H., Jr., and Shaver, R. H., eds., 1974, Modern and ancient geosynclinal

sedimentation: Soc. Econ. Paleont. Min. Spec. Publ. 19, 400 pp.

18. Dzulynski, S., and Smith, A. J., 1964, Flysch facies: Ann. Soc. Geol. Pologne,

v. 34, pp. 245—266.

19. Dzulynski, S., and Walton, E. K., 1965, Sedimentary feature of flysch and grey-

•wackcs: Amsterdam, Elsevier, 300 pp.

20. Dzulynski, S., Ksiazkiewicz, Af., and Kuenen, Ph. H., 1959, Turbidites in flysch

of the Polish Carpathian Mountains: Bull. Geol. Soc. Amcr., v. 70, pp. 1089—1118.

21. Engel, A. E. J., and Engel, C. G., 1953, Grenville Series in the norlhwest Adi-

rondack Mountains, New York: Bull. Geol. Soc. Amer., v. 64, pp. 1013—1097.

22. Enos, P., 1969, Anatomy of a flysch: Jour. Sed. Petrclogy, v. 39, pp. 680—723

23. Fiege, К., 19Э7, Unlersucliungen uber zyklische Sedimentation geosynklinaler

und epikoninentaler Raume: Preuss, Geol. Landesanst. Abh. Neue Folge, v. 177, 218 pp.

24. Fischer, A., 1974, The odd rocks of mountain belts, in Modern and ancient geo-

synclinal sedimentation (Dott, R. H., Jr., and Shaver, A. H., eds.): Soc. Econ. Paleont.

Min. Spec. Publ. 19 (in press).

25. Fischer, G., 1933, Die Petrographie der Grauwacken: Jahrb. Preuss. GeoL Lan-

•desanst., v. 54, pp. 320—343.

26. Fuchtbauer, Hans, 1957, Die Sandsteine in der Molasse nordlich der Alpen:

Geol. Rundschau, v. 56, pp. 266—300.

27. Gitluly, I., Reed, I. C., Jr., and Cady, W. M., 1970, Sedimentary volumes and

•their significance: Bull. Geol. Soc. Amer. v. 81, pp. 353—376.

28. Grabau, A. W., 1944, The world we live in: Taiwan, Geol. Soc. China, 229 pp.

29. Henderson, J. B., 1972, Sedimentology of Archean turbidites of Yellowknife,

Northwest Territories: Canad. Jour. Earth Sci., v. 9, pp. 882—902.

30. Jones, О. T., 1938, On the evolution of a geosyncline: Proc. Geol. Soc. London,

v. 94, pp. Ix-CX.

31. Kay, M., 1951, North American geosynclines: Geol. Soc. Amer. Mem. 48,

143 pp.

32. Krynine, P. D., 1941, Differentiation of sediments during the life history of

я landmass (abstr.): Bull. Geol. Soc. Amer., v. 52, 1915 pp.

33. Krynine, P. D., 1942, Differential sedimentation and its products during one

complete geosynclinal cycle: An. Congr. Panamericano Ing. Minas Geol. Sanliago, Chile,

pp. 536—561.

34. Krynine, P. D., 1943, Diastrophism and the evolution of sedimentary rocks:

Pennsylvania Min. Ind. Tech. Paper 84-A.

35. Krynine, P. D., 1945, Sediments and the search for oil: Producers Monthly,

v. 9, pp. 17—22.

36. Krynine, P. D., 1950, Petrology, atratigraphy, and origin of the Triassic sedi-

mentary rocks of Connecticut: Bull. Connecticut State Geol. Nat. Hist. Surv. 73, 247 pp.

37. Kuenen, Ph. H., 1959, La topographle et la geologie des profondeurs oceaniqne:

Coll. int. Cent. Nat. Rech. Sci., v. 83, pp. 157—163.

38. Kuenen, Ph. H., and Sanders, J. E., 1956, Sedimentation phenomena in Kulm

and Flozleeres graywackes, Sauerland and Oberharz, Germany: Amer. Jour. Sci., v. 254,

pp. 649—671.

733-

39. McBride, Ε. Р., 1962, Flysch and associated Deds of the AVartinsburg Formatfo»

(Ordovician), central Appalachians: Jour. Sed. Petrology, v. 31, pp. 39—91.

40. McBride, Ё. F., 1966, Sedimentary petrology and history of the Haymond Forma

tion (Pennsylvania), Marathon Basin, Texas: Bur. Econ. Geol, Univ. Texas, Repl. Inv.

57, 101 pp.

41. Meckel, L. D., 1970, Paleozoic alluvial deposition in the central Appalachians —

a summary, in Studies of Appalachian geology (Fisher, G. W., Pettijohn, F. J., Reed, J. C „

Jr., and Weaver, K. N., eds.): New York, Wiley-Interscience, pp. 49—68.

42. Morey, G. B., and Ojakangas, R. W., 1970, Sedimentology of the Middle Pre-

cambrian Thomson Formation: Minnesota Geol. Surv., Rept. lnv. 13, 32 pp.

43. Moss, R. G., 1936, Buried pre-Cambrian surface in the United States: Bull. GeoU

Soc. Amer., v. 47, pp. 935—966.

44. Ojakangas, R. W., 1968, Cretaceous sedimentation, Sacramento "Valley, Califor-

nia: BulL Geol. Soc. Amer., v. 79, pp. 973—1008.

45. Pettijohn, F. I., 1943, Archean sedimentation: Bull. Geol. Soc. Amer., v. 54,

pp. 925—972.

46. Potter, P. E., and Pryor, W. A., 1961, Dispersal centers of Paleozoic and later

clastics of the upper Mississippi Valley and adjacent areas: bull. Geol. Soc. Amer., v. 72,

pp. 1195—1250.

47. Reinemund, I. A., 1955, Geology of the Deep River coal field, of North Caroli-

na: U. S. Geol. Surv. Prof. Paper 246, 159 pp.

48. Scholt, D. W., and Mar low, M. S., 1974, The sedimentary sequence in modern

Pacific trenches and the apparent rarity of similar sequences in deformed circum-Pacific

eugeusynclines, in Modern and ancient geosynclinal sedimentation (Dott, R. H., Jr.,

and Shaver, R. H., eds.): Soc. Econ. Paleont. Min. Spec. Publ. 19 (in press).

49. Schuchert, C., 1923, Sites and nature of the North American geosynclines: BulL

Geol. Soc. Amer., v. 34, pp. 151—229.

50. Schwab, F. L., 1969a, Cyclic geosynclinal sedimentation: a petrographic eva-

luation: Jour. Sed. Petrol., v. 39, pp. 1325—1343.

51. Schwab, F. L., 1969b. Geosvnclines: what contribution to the crust?: Jour. Sed,

Petrol., v. 39. pp. 150—158.

52. Schwab, F. L., 1971, Geosynclinal compositions and the new globaL tectonics:

Jour. Sed. Petrology, v. 41, pp. 928—938.

53. Scott, K. M., 1966, Sedimentology and dispersal pattern of a Cretaceous flysch

sequence: Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geol., v. 50, pp. 72—107.

54. Suikowski, Zb. L., 1957, Flysch sedimentation: Bull. Geol. Soc. Amer., v. 68,

pp. 543 554.

55. Tercier, I., 1939, Dep6ts marins actuels et series geologique: Eclogae GeoL

Helvetiae, v. 32, pp. 47—100.

56. Tercier, /., 1947, Le flysch dans la sedimentation Alpine: Eclogae Geol. Helve-

tiae, v. 4, 163 pp.

57. Trask, P. D., and Hammer, H. E., 1934, Preliminary study of source beds ία

late Mesozoic rocks on west side of Sacramento Valley, California: Bull. Amer. Assoc,

Petrol Geologists, v. 18, pp. 1346—1374.

58. Tyrrell, G. W., 1933, Greenstones and greywackes: Comptes Rendus Reunion-

Int., Etude Precambrian, pp. 24—26.

59. Valdiya, K- S., 1970, Simla slates: the Precambrian flysch of the lesser Hima-

laya, its turbidites, sedimentary structures and paleocurrents: Bull. Geol. Soc. Amer,

v. 81, pp. 451—468.

60. Vassoevich, N. B., 1953, On some flyscli textures: Trans. Soc. Geol. Lwow, ser

geol., v. 3, pp. 17—85 (in Russian).

61. Walker, R. G., and Pettijohn, F. /., 1971, Archaean sedimentation: analysis of

the Minnitaki Basin, northwestern Ontario, Canada: Bull. Geol. Soc. Amer., ν 82,

pp. 2099—2130.

62. Wang, C. S., 1972, Geosynclines in the new global tectonics: Bull. Geol Soc.

Amer., v. 83, pp. 2105—2110.

63. Wanless, H. R., and Weller, /. M., 1932, Correlation and extent of Pennsylvania*

c>clothems: Bull. Geol. Soc. Amer. v. 43, pp. 1003—1016.

64. van Waierschoot, van der Gracht, W. A. J. M., 1931, Permocarboniferous oro-

geny in southcentral United States: Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geol., v. 15, pp. 991—1057

65. Weeks, L. G., 1952, Factors of sedimentary basin development that control 0ΪΓ

occurrence: Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geol., v. 36, pp. 2071—2124.

66. Weller, J. M., 1930, Cyclical sedimentation of the Pennsylvanian period and its·

significance: Jour. Geol., v. 38, pp. 97—135.

67. Wood, A., and Smith, A. I., 1959, The sedimentation antf sedimentary hislorj όΓ

the Aberystwyth Grits (Upper Llandoverian): Quart. Jour. Geol. Soe. London, ν 114»

pp. 163—195.

<734

ГЛАВА 17. ОСАДКИ И ИСТОРИЯ ЗЕМЛИ

Введение

Возможно, благодаря исследованиям космоса и Луны, вновь, пробу-

дился интерес к эволюции планет и нх атмосфер. Среди космохимнков

и планетологов стало модным создание теоретических моделей плане-

тарной эволюции с особым акцентом на происхождение и эволюцию ат-

мосферы. Считается, что Земля, как планета, испытала длительную

сложную геохимическую эволюцию, приведшую к дифференциации ко-

ры и образованию гидросферы и атмосферы. Предполагаемая история

двух последних оболочек рассматривалась различными авторами [8,

23, 39, 43, 17, 5, 34, 35, 14, 12]. Однако лишь немногие исследовали ге-

ологическое прошлое с целью выяснения того, что происходило в дейст-

вительности, а не того, что могло происходить [11, 29, 30, 32, 38].

Все авторы сходятся на том, что когда-то в начале истории Земли

условия на ее поверхности коренным образом отличались от тех, кото-

рые мы наблюдаем теперь. Предполагается, что объем воды в океанах

был меньше, а ее соленость — ниже, чем в настоящее время. Содержа-

ние CO

в атмосфере было, по-вндимому, выше, а кислорода в ней, воз-

можно, вообще не было. Земная поверхность не имела растительного

покрова и подвергалась смертоносному ультрафиолетовому облучению.

Такие условия должны были совершенно иначе влиять на процессы вы-

ветрнвання, эрозии, биологической жизнедеятельности и химической се-

диментации в прошлом по сравнению с настоящим. Сохранились ли в

летописи осадконакопления какие-либо свидетельства вековых тенден-

ций в изменении состава или других признаков, которые поддерживали

•бы эти представления? И какова была природа древнейших осадков?

Сводка современных представлений по этим вопросам составлена

Вейцером [44]. Он отмечает следующее: 1) граувакки преобладают в

песчаниках архея, а аркозы получили .наибольшее развитие в раннем

докембрии; 2) формации, содержащие железо и марганец в наибольшем

объеме (в мировом масштабе), отлагались в период между 3400 и

1800 млн. лет назад; 3) появление красноцветов относится к периоду

между 2000 и 1800 млн. лет назад; 4) отложение известняков и доло-

митов в архее было редким явлением; 5) осадочные фосфаты становят-

ся обычными накоплениями только 1000 млн. лет назад; 6) сульфаты

кальция и другие эвапориты встречаются только в породах, возраст

которых не превышает 600 млн. лет; 7) угленосность приурочена к по-

родам не древнее чем 350 млн. лет. Вейцер с помощью анализа глинис-

тых сланцев и других основных типов пород установил определенные

геохимические тенденции, такие, как вековые изменения содержания

щелочей калия и натрия, повышение общего содержания Fe, а также

соотношений MgO/CaO и Si0

/Al

с увеличением возраста осадков.

Среди геологов принято считать, что летопись прошлого можно по-

нять через настоящее. Это представление, или, иначе говоря, актуалис-

тический принцип либо доктрина униформизма, и, в самом деле, оказа-

лось плодотворным. Кажется, не существует породы или текстуры, даже

в раннедокембрнйских отложениях, которые не имели бы эквивалента в

более поздних геологических периодах. Это наблюдение в значнтель-

735-

ной степени подкрепляет точку зрения, согласно которой иа протяжения

обозримой истории Земли, от ее древнейших времен и до настоящего*

времени, условия существенно не изменились, т. е. вековых изменений

крупного масштаба не происходило. Такой вывод, однако, не получил,

всеобщего признания. Выше уже отмечалось, что многие осадки являют·

ся продуктами биологической деятельности, что многие другие осадки

испытали преобразованием под действием организмов, а поскольку био-

логический мир претерпел значительную и сложную эволюцию, то со-

ответствующие изменения должны затрагивать и осадки, тесио связан-

ные с деятельностью организмов. Известно, что беспозвоночные докем-

брийского периода ие выделяли извести; следовательно, известняки,

образующиеся в результате такой деятельности, в древние времена не

отлагались. Таким образом, отсутствие в древнейшие времена наземной

растительности должно было существенно повлиять на образование

почв, на скорость эрозии и, следовательно, иа тип и скорость седимен-

тации. Некоторые исследователи считают, что в геологической летописи

имеются свидетельства существования восстановительной атмосферы в.

раннем докембрии и что современная окислительная атмосфера обра-

зовалась из-за выделения кислорода в процессе фотосинтеза зеленых,

растений.

Несмотря иа то что все эти аргументы выглядят убедительно, труд-

но продемонстрировать какие-либо вековые изменения в характере осад-

ков. Древнейшие слои, возраст которых превышает 3· IO

лет, сложены

нормальными кластнческими породами. Конгломераты содержат хоро-

шо окатанные гальки и валуны многих типов пород [29], свидетельст-

вующих о том, что эрозия и седиментация происходили, так же, как и

теперь. Эти конгломераты «настолько близко напоминают новейшие ско-

пления, что иа первый взгляд их можно было бы принять за таковые»

если бы не опрокинутое залегание пластов» [11]. Тиллиты докембрия

показывают, что в то время существовали такие же ледники, как и те-

перь. Поэтому никакого последовательного охлаждения земной поверх-

ности, которое одно время признавалось всеми, происходить ие могло.

Многие из докембрийских осадков являются зрелыми. Некоторые квар-

циты этого возраста представляют собой скопления кварцевого песка,

который по степени окатанности и содержанию кварца ие уступает бо-

лее молодым песчаникам. Такие высокие концентрации кварца свиде-

тельствуют об интенсивном и полном выветривании содержащих кварц,

материнских пород. Столь зрелое выветривание по-видимому, не могло

произойти при отсутствии наземного растительного покрова. Поэтому,

несмотря на отсутствие ископаемых остатков наземной растительности

в додевонских отложениях, существование ее кажется вполне вероятным

даже в раннем докембрии. Характер этого покрова неясен, возмож-

но, это был обильный покров, состоящий из лишайников и других при-

митивных растений.

Несмотря на общее сходство между древними и современными осад-

ками, как показывают некоторые работы последних лет, существуют

небольшие различия второго порядка в среднем составе осадков разно-

го возраста. Эти очевидные различия авторы связывали либо с измене-

ниями биоса в различные геологические эпохи, либо с незначительными,

но ощутимыми изменениями в составе атмосферы и гичросферы, либо

с последовательными необратимыми постседнментационными измене-

ниями осадков. Если эти различия связаны с метаморфизмом или диа-

генезом, то никакой эволюции условий на земной поверхности не про-

исходило.

<736

Эволюция почв

Поскольку можно ожидать, что состав атмосферы и наличие или от-

сутствие растительного покрова моглн влиять на процессы выветрива-

ния и развитие почвы, допустимо также предполагать реальность неко-

торых вековых изменений в палеопочвах. Теоретический анализ типов

почв, которые могли существовать в древние времена, проведен Яало-

иом [48]. Древнейшие протопочвы должны были представ-

лять продукт анаэробного выветривания мафических пород с незначи-

тельным разделением Si, Al или Fe илн вообще без него. Примитнв-

иые почвы, образовавшиеся в аэробной атмосфере, но без растительно-

го покрова, характеризовались бы приуроченностью калия к иллитам,

а Mg н Ca должны были бы по достижении моря осаждаться там в

виде карбонатов. При наличии же растительного покрова должна была

бы образоваться рудиментарная педосфера; интенсивность

выщелачивания и выветривания должна была бы возрастать, что приве-

ло бы к формированию каолинита, а также латеритов и глеевых почв.

В результате с появлением в меловом периоде цветковых растений, раз-

витие должно было бы привести к завершению эволюции педосферы с

четко дифференцированными почвенными разрезами. К сожалению, на-

ши познания о палеопочвах, в особенности докембрийских, настолько

скудны, что мы не можем судить, в какой степени теоретическая модель.

Яалона соответствует действительной эволюции почв.

Эволюция глинистых сланцев

Геохимическая эволюция глинистых и аспидных сланцев была прос-

лежена Нанцем [25J, а также в более поздних и более детальных рабо-

тах Виноградова, Ронова и их соавторов [45, 36]. Данные о глинистых

Таблица 17-1

Данные химического анализа пелнтовых осадков и метаосадков Русской платформы^

По [36J

Компонент

Apxefl*

РвннвПГпроге-

розой*·

Поздний про-

терозой

Палеозой

МеаозоП я иай-

Hoacft

SiO,

TiO,

FejO

FeO

MnO

MgO

CaO

CDj

SOJ

Copp

64,15

0,48

15,79

2,47

3,51

0,07

2,45

4,02

2,84

2,32

1,68

1.14

0,04

0,08

58,42

0,79

16,63

2,53

6.56

0,15

4,12

2,34

1.57

3,08

2,85

0,09

0,59

0,20

0,33

57,65

0,86

17,04

4,26

3.17

0,11

2,38

1,20

0,93

4.18

6.19

0,09

1,10

1,05

0,35

47,94

0,78

14,26

4,10

1,85

0,06

3,85

7,53

0,65

3,70

6,07

0,11

6,80

2,18

0,70

55,61

0,72

14,45

3,65

1,95

0,06

2,20

4,90

1,10

2.39

7,67

0,11

3,62

1.40

9,04

Сумма

Количество

анализов

100,04

247

100,25

460

100,68

34(1226)

100,73

401(6734)

100,87

259(4764)

• Парагнейсы.

·• Фнллнты. кристаллические сланцы я парагнейсы. В скобках приведено количество проанали-

зированных образцов.

737-

породах Русской платформы приводятся в табл. 17-1. Как видно из этой

таблицы, различия в составе между более древними и более молодыми

пелитовыми осадками невелики. Однако некоторые небольшие различия

существенны. Более древние породы в большей степени метаморфизова-

яы и содержат больше закиси, чем окнси, железа, что, возможно, явля-

ется следствием восстановления железа в процессе метаморфизма

(сравните отношение закисиого железа к окнсному в палеозойских

глинистых и аспидных сланцах) (см. табл. 8-7). Палеозойские и более

молодые глинистые сланцы отличаются от более древних повышенным

содержанием CaCO

, что, возможно, отражает фиксацию карбонатов

организмами, которая началась с кембрия.

Аналогично в более молодых породах по-

вышается содержание органического угле-

рода. Если исключить эти два компонента

и пересчитать баланс, то по содержанию

остальных компонентов пелиты разного

возраста почти не отличаются друг от дру-

га. Можно лишь отметить незначительное

уменьшение общего содержания железа и

иатрня по мере перехода от более древних

к более молодым породам. Это свидетель-

ствует о том, что питающие провинции бо-

лее древних пелитов в большей степени ха-

рактеризовались основными вулканически-

ми породами, чем питающие провинции бо-

лее молодых. Примечательно появление

сульфатов в верхнепротерозойскнх и более

молодых глмнистых сланцах, что Роиов и

Мигдисов [36] объясняют появлением окис-

лительной атмосферы.

Эти данные, в общем, согласуются с

менее тщательно обоснованными выводами

Нанца [25]. В какой степени они могут по-

мочь установить вековые тенденции? Отра-

жают ли они реальные различия в обста-

новках земной поверхности в древние вре-

мена? Различия в составе невелики. Воз-

можно, они зависят от подбора образцов.

Осадки складчатых поясов (геосинклина-

лей) могут отличаться по общему составу

от осадков платформ или континенталь-

ных шельфов; континентальные глинис-

тые сланцы могут отличаться от морских, и если при подборе образцов

ие учитывать эти отличия, то можно прийти к ошибочному выводу. И

еще: в какой степени валовой состав мстапслитов, включая парагнейсы,

сопоставим с неметаморфизованными глинами? Был ли метаморфизм

изохнмическим? Пока мы не получим ответов на эти вопросы, резуль-

таты интерпретации анализов следует рассматривать как весьма прибли-

зительные.

А как обстоит дело с минеральным составом глинистых сланцев?

^нвер [46] отмечал, что набор глинистых минералов как будто испы-

тывает последовательные изменения во времени. Раннепалеозойские и

кембрийские глинистые сланцы в основном представлены филлитами;

разбухающие глинистые минералы не имели широкого развития вплоть

mm ι

ί Il

80 X

ГПз

Рис. 17-1. Оценка изменения

набора глинистых минералов

в глинистых сланцах Северной

Америки во времени. По [46].

I — разбухающие глины; 2 — иллит;

S — каолнннт. 4 — хлорит

<738

До карбона, а доминирующее распространение получили лишь в тре-

тичную эпоху. Каолин в древних глинистых сланцах встречается, как

правило, редко и становится важным их компонентом, лишь начиная с

пенсильванского периода (рнс. 17-1). Эти тенденции Уивер отчасти

объясняет появлением наземной растительности, из которой в больших.

количествах стал образовываться гумус и почвы стали кислыми, что

благоприятствовало образованию каолина. Калнй перерабатывался

растениями, переотлагался и удерживался на суше, из-за этого в море-

повышалось содержание натрия, что благоприятствовало образованию-

монтмориллонита. Однако в свете работ, как самого Уивера, так и дру-

гих авторов более вероятным представляется, что развитие в древних

породах иллита за счет монтмориллонита (а возможно, и каолинита)

является следствием диагенетических преобразований и, следовательно,

отражает не процесс изменения условий осадконакопления, а скорее ре-

зультат «старения» минеральной ассоциации.

Эволюция песчаников

Отличаются ли древние песчаники от более молодых? Незрелый

характер граувакк, типичный для многих докембрийских разрезов, по-

мненню Мак-Грегора [23], связывается с отсутствием в то время расти-

тельного покрова, а высокое содержание в них закнсного железа — с

восстановительной атмосферой. Ни один из этих выводов не является

полностью обоснованным. Более молодые граувакки по всем основным

признакам сходны с древними песчаниками (см. табл. 7-9).

Поскольку пески значительно резче дифференцированы, чем глины,,

средние данные о песчаниках различного возраста могут быть сопоста-

вимы только в том случае, если содержания ортокварцитов, аркозов,

граувакк и т. п. находятся в том же соотношении, чти и их распростра-

нение в каждом из сравниваемых геологических периодов. В настоящее

время мы не располагали данными для того, чтобы произвести необхо-

димые сопоставления. Мы не можем быть уверены даже в том, что про-

порции, которые мы фиксируем сейчас в разрезах, являются такими же,

как в момент осадконакопления. Однако внутри каждого класса песча-

ников как будто не намечается заметных вековых тенденций к измене-

нию, кроме тех которые связаны с составом цемента. Процессы, кото-

рые обусловили фракционирование песчаников в ходе выветривания иа

различные классы или семейства, происходили и в докембрии, не иск-

лючая даже архея [10], хотя ортокварциты совершенно нетипичны для

древних разрезов*.

Цемент древних песчаников, по-видимому, в большей степени крем-

нистый, чем крабонатный. Тальман [42] подсчитал, что для постпалео-

зойских песчаников отношение известковистого цемента к кремнистому

равно 50:50, тогда как для палеозойских и более древних песчаников

оно составляет 80:20. Это наблюдение было объяснено замещением в

древних породах кварца кальцитом. Такие диагеиетнческие замещения,

как доломитизация известняков, являются необратимыми, а их эф-

фект — кумулятивным.

* Кварцевые метапесчаникн н кварцнты верхнеархейского и раннепротерозойского

возраста широко распространены в пределах Алданского н Балтийского щитов, слагая

чрезвычайно мощные толщи. Большую мощность имеют также так называемые иенгр-

ские кварцнты архея Алданского щита, однако их первичная песчаная природа не до-

казана. — Π ρ н м. ред.

739-

Можно предположить также, что песчаники со временем последова-

тельно обогащались кварцем. Каждый цикл выветривания должен был

!понижать содержание полевых шпатов и обогащать песок кварцем, Ьо-

лее молодые пески должны в среднем содержать больше переотложен-

яого кварца. Реальный статистический анализ песчаников различного

возраста дает весьма неопределенные результаты (табл. 17-2). Данные

по Северной Америке показывают, что мезозойские и третичные пески в

значительной степени более полевошпатовые, чем палеозойские. Анало-

гичной тенденцией характеризуются пески Русской платформы. Объяс-

нить эти факты непросто. В Северной Америке наивысшее содержание

Таблица 17-2

••Содержание полевых шпатов в песчаниках

Северная Америка, по )311

Русская платформа, по 137)

Возраст

Число

формаций

Процент пале-

вых шпатов

Возраст

Число

формаций

Процент поле-

вых шпатов

Додевонские

лтложения

БД Докембрий

Кембрий

Снлур

30.5

16.6

9,6

Девой — пермь

5,8

Десон

Карбон

177

8,9

4,8

Мезозой

25,0

Триас

Юра

Мел

61,6

42,8

15,0

Третичные

Илейстоцен-

•современные

«садки

21,0

15,3

Третичиые

Четвертичные

31,1

22,6

В среднем

{не по массе)

14,4

В среднем

15,3

полевых шпатов отмечается для мезозойских песков в районе Береговых

хребтов и Скалистых гор, а наименьшее — для палеозойских песчани-

ков внутренних районов континента. Однако палеозойские песчаники в

районах Аппалачских гор и гор Уошито также бедны полевыми шпата-

ми, хотя содержат много обломков пород. Высокое содержание полевых

шпатов в некоторых песчаниках Русской платформы можно объяснить

тектоническим» причинами, т. е. быстрым воздыманием н эрозией не

полностью выветрелого материала; низкое содержание полевых шпатов

в других песчаниках коррелируется с низким рельефом и стабильными

участками земной коры [37].

Наиболее часто встречаются в литературе указания на отличие

древних песчаников от молодых по количеству и многообразию акцес-

сорных или тяжелых минералов. Как отмечалось еще Босвеллом [3],

древние песчаники характеризуются весьма ограниченным набором тя-

желых минералов. Количество и многообразие тяжелых минералов воз»

растает по мере омоложения возраста песчаников. Молодые плейстоце-

новые пески характеризуются наиболее разнообразной ассоциацией

тяжелых минералов [28] (см. табл. 13-5). Эти различия объясняются

<740

как возрастающей сложностью строения эродируемых комплексов, от

которых пески ведут свое происхождение, так и удалением из древних

песчаников наименее стабильных типов минералов [3, 28]. Чем древнее

песок, тем больше вероятность того, что он подвергся выщелачива-

нию и утратил наименее стабильные минералы. Обычно степень устой-

чивости минералов во времени тесно связана с их стабильностью. Древ-

ние породы характеризуются не только более ограниченным набором

минералов, но также и тем, что сохранившиеся в них минералы наибо-

лее стабильны.

Еще одна проблема связана с граувакками. Совершенно очевидно,

что граувакки весьма распространенный тип песчаников в докембрии

и палеозое, но гораздо менее развитый в кайиояое. Их современные эк-

виваленты весьма редки либо вообще отсутствуют. Камминс [7] при-

писывает это обстоятельство процессу, который Кюнен [22] назвал

грауваккизацней. Создается впечатление, что нестабильные мине-

ралы и обломки пород в древних песках деградировали и превратились

в тонкозернистый матрикс. Свидетельством этого является не только

вековая тенденция изменения распространенности граувакк, но также и

то, что в участках ранней цементации, например в конкрециях, где в

изолированных участках процессы разрушения обломочных зерен были

исключены, — матрикс отсутствует [4].

Эволюция карбонатов

Уже давно Дэли [8] обратил внимание на то, что более древние

карбонаты содержат больше MgCOe, чем более молодые (рис. 17-2);

это позднее было подтверждено Виноградовым и Роновым [45]. Дэли

полагал, что происходило массовое выпадение кальция и магния в до-

кембрийские (додевоиские) моря. Подтверждением этому служит бли-

зость соотношения CaC03/MgC0

в этих осадках и в реках, дренирую-

щих докембрийский Канадский щит. Считалось, что накопления солей

магния в морях докембрийского времени

не происходило. Дэли объяснял отсутст-

вие этих солей в древних породах оче-

видным количественным замещением

кальция и магния аммонием, образовав-

шимся из-за разложения органического

вещества. В результате более поздней

эволюции органоядной фауны органиче-

ское вещество столь же быстро уничто-

жалось, сколь быстрым было его образо-

вание. Формы, выделяющие известь,

удалили из морской воды кальций, тогда

как магний оставался и продолжал на-

капливаться. Состав глинистых сланцев

противоречит этой концепции, поскольку

древние глины содержат не больше, а

возможно, меньше органического углеро-

да, чем глины, отложенные после предпо-

лагаемой эволюции органоядной фауны.

Тем ие менее данные Дэли можно интер-

претировать иначе. Например, Роцов рас-

сматривал кривую изменения отношения

Ca/Mg как функцию изменения состава

Са/Мg

Рнс. 17-2. Изменения во временя

соотношения Ca/Mg в карбонат-

ных породах Северо-Американской

(2) и Русской (/), платформ. По

[35]

741-

эродируемых пород, от которых ведут свое происхождение все осадки Γ35Ϊ,

К тому же циркулирующие воды, содержащие магний, превращают^

как известно, известняки в доломиты. Чем древнее порода, тем боль^

ше вероятность того, что такие изменения были. Если это так, то бон

лее древние породы должны характеризоваться более высоким содер-j

жанием магния, как это и происходит в действительности.

Предполагается, что цемент известковистых песчаников должей

отражать те же вековые изменения отношения CaCOa/MgCOa, что ш

известняки, при условии, что изменения этого соотношения, коррели-j

руемые с возрастом, являются результатом постседиментациониых за-j

мещений. Данных о составе карбонатного цемента собрано пока еще

недостаточно. Отношение MgO/CaO в песчаниках Русской платформа

имеет наивысшие значения в древнейших породах и последовательно!

понижается с возрастом, достигая минимальных значений в самых;

молодых песчаниках [37].

Сравнительная распространенность главных типов

пород и геологическое время

Данные о сравнительной распространенности песчаников, глин и

известняков были представлены в гл. 2. Сравнительная распростра-

ненность различных семейств песчаников рассматривалась в гл. 7;

Сохранялись ли эти пропорции неизменными на протяжении гео-

логического времени? Некоторые авторы отмечают, что в архейских

комплексах обычно отсутствуют зрелые осадки, в особенности орго

кварциты и известняки [29]. Ронов [33] представил свои общие

выводы об изменении пропорций между типами пород во времени Ε

виде схемы (рис. 17-3). Песчаники и глины на протяжении обозри-

мого геологического времени (последние 3,5 млрд. лет) характери-

зуются более или менее постоянным соотношением. Относительная

распространенность граувакк со временем понижалась с одновреме№

ным повышением роли аренитов. Наиболее заметно увеличение доля

в общем осадочном балансе эвапоритов и карбонатных пород (прагс

тически с нуля в раннем протерозое), а также вначале резкое воз<

растанне, а затем убывание роли джеспилитов и полосчатых желе-

зистых кварцитов. На самом раннем, гипотетическом этапе земной

истории основным, возможно единственным, типом стратиформных οτ-ί

ложений, как предполагается, были вулканокластические осадки в

лавы.

«Твердых» данных для демонстрации вековых изменений этих

пропорций имеется мало. Как и во всех исследованиях, затрагиваю?

щих геологическое время, исследователя затрудняет главным образом

отсутствие хорошо разработанной шкалы времени для докембрия;

Хорошо датированная же часть геологической истории, включающая

палеозойскую и более молодые эры, составляет не более одной ш&

стой от общей продолжительности истории Земли.

Скорость осадконакопления

В настоящее время скорость осадконакопления в разных

районах характеризуется крайне различными значениями. Определит^

среднюю скорость современного осадконакопления в сущности невоз!

можно; еще труднее сделать это для прошлых эпох. Тем не менее

<742