Петтиджон ?. Дж. Осадочные породы

Подождите немного. Документ загружается.

вытянутыми по двум осям и укороченными по третьей. Некоторые об-

ломки вытянуты только по одной оси и имеют продолговатую или

цилиндрическую форму. Обе формы характеризуются низкой сферич-

ностью. По коэффициенту сферичности различить эти формы невоз-

можно. Однако при некоторых исследованиях, например при изучении

строения грубообломочных отложений, делать такие различия очень

важно.

В связи с этим были предложены другие показатели формы. Все

они связаны с определением и измерением нескольких «диаметров»

обломка и выбором одного или нескольких соотношений для характе-

ристики формы.

Зинг [353] для характеристики четырех классов по форме приме-

нил соотношения бJa и с/б (где a, D а с соответственно длкна^'шири-

иа и толщина обломка, рнс. 3-18, табл. 3-8).

T а б л.и ц а 3-8

Классы обломков по форме. По Зннгу

Номер клзсса

Ыа с/Ь

Форма I

1)1

>2/3

<2/3

>2/3

<2/3

>2/3

Уплощепная (дискообразная) j

Равноосная (сферическая) j

Трехосная (параллелепнпедальная) j

Удлиненная (цилиндрическая) j

Это следующие классы обломочных· зерен: уплощенные, удлин«н-

ные, трехосные и равноосные, положения которых на графике коэф-

фициента сферичности Уодела показаны на рис. 3-19. ,,

Предлагались и другие показатели, характеризующие уплощен-

ность или вытянутость обломка. Они рассмотрены, в многочисленных

публикациях [154; 153, с. 138—147, 161—178; 80, 124, 43]. Сннд и Фо^к

[294] предложили поправку к определению Зинга — Уодела и дали

следующую формулу для определения ,максимально,го, коэффициента

сферичности (c

)

, которая, по. данным авторор, больше со-

ответствует наблюдаемой скорости оса^кдения, чем коэффициент сфе-

ричности Уодела.

Практические трудности применения методов измерения и выра-

жения формы или сферичности заключаются в том, .что они связаны

с измерениями, которые можно проводить на гальках, не. связанных

матриксом, и затруднены или практически невозможны в применение

к песчаным зернам или литифицнрованиым грубообломочрым породам

и песчаникам. Тем не менее процессы, обусловливающие форму

;

гальки

и геологическое значение этого показателя, необходимо изучать. Галь-

ку можно извлечь из древних отложений, и этот возможный путь изу-

чения породы не следует забывать.

Что сейчас можно сказать о геологической значимости формы

гальки или песчаного зерна? Форма кварцевых зерен песков измен-

чива. Наблюдается тенденция зереи приобрести форму, приближенную

к сферической. Однако даже в наиболее зрелых песках кварцевые зер-

на обнаруживают несколько удлиненную форму, соотношение длинной

и короткой осей колеблется от 1,0 до 2,5, приближаясь в основном

к 1,5. Уэйланд [332] отметил тенденцию обломочного кварца к удли-

нению по оси с и связывал это явление! ς неравномерным ,истирцниеч,

73-

объясняемым небольшими различиями в значениях твердости по раз-

иым кристаллографическим направлениям. Удлинение кварцевых зерен

параллельно оси с (рис 3-2Θ) наблюдалось некоторыми исследователя-

ми [1281 в изверженных н метаморфических породах, даже в гранитах,

являющихся источником образования отложений. Следовательно, окон-

чательная форма обломочного зерна в значительной степени опреде-

ляется его первоначальный формой. Лабораторные исследования

показали [22, 218], что кварц обладает слабой призматической и ром-

боидальной спайностью, поэтому зерна, образующиеся при растрески-

IVi

M 1Ы.

0.2 ¢4

0.8 №

151

0 ID 20 30 АО 50 60 70 80 90

УГОЛ между удлинением м осыо С

Рис. 3 19. Соотношения между сферичностью и коэффициентами формы, по Зингу.

Кривые соответствуют линиям ривноА сферичности. Точки I к 3 попадают в один класс сферич-

ности IO

Ii-0,7) »оп форма оОл MKi, соответствующего тачке I, уплощенная, а точке 3 — удли-

ненная

Рис. 3 20. Гистограмма соотношения между удлинением и кристаллографическими на-

правлениями о нерончных зернах кварца ил хлириюиою сланца. По Ингерсону и Pa-

мпиу [128]

ваиии, оказываются удлиненными параллельно оси с или под незна-

чительным углом к ней; это явление отмечалось и ранее [314]. Таким

образом, форма зерен обломочного кварца в основном объясняется его

первоначальной формой или характером трещиноватости. Некоторые

исследователи предполагали, что зерна кварца метаморфических пород

более удлиненной формы, чем зерна изверженных пород [175] и что

по этому признаку можно различать обломочный кварц из этих источ-

ников [23]. Последующие исследования [21] ие подтверждают это

предположение.

Считается, что форма галек также в значительной степени пред-

определяется первоначальной формой обломка, которая в некоторых

случая* зависит от текстуры породы. Однако нельзя отрицать, что под

влиянием некоторых геологических процессов форма гальки изменяется,

и можно набподать такие следы их деятельности, как, например, эоло-

вая обработка песком ичи воздействие льда. Справедливо ли это на-

блюдение для пляжей, где, по данным некоторых исследователей, галь-

ка, обработанная прибоем, более плэская, чем речная? Одни исследо-

«Г

|ои

р3

<Ивак

т эту точку 3

еи

ия—другие опровергают [188,

сМ5, 184, 107] (рис. 3-21 и 3-22). Некоторые исследователи в результа-

те лабораторного изучения и полевых наблюдений приходят к выво-

ду, что процессы механического истирания, происходящие на пляже,

очень слабо влияют на уплощениость гальки [184, с. 37] Однако впол-

ие возможно, что сортировка грубообломочного материала происходит

таким образом, что уплощенная галька накапливается на пляжах, эту

точку зрения развивал Ландон [188]. В некоторой степени этот вывод

получил развитие в работе Хамберта [125, с. 36], который установил

смещение уплощенной гальки вниз по пляжу и отставание от нее галь-

ки сферической формы. Это не значит, что абразия совсем не видоиз-

меняет сферичность обломков. Однако большинство опубликованных

работ показывает, что это преобразование незначительно и, вероятно,

многие изменения, наблюдаемые вниз по течению, вызваны скорее от-

• •>

." в

•

•о

О J

10.6

о>

Θ-

ε о?

0.1 02 0,3 0.4

Окатанность, Q-

OS υ 0.4

0.2 0.3 0.4 0,5 0.6

Средняя окатанность

Ряс. 3-21. График соотношения между окатаниостью и уплощениостью, построен по

результатам измерений 201 гальки, пляж Наитакет, штат Массачусетс, США. По У&и-

туэрту [334].

Для упрощения галькн объединяются в подгруппы и каждая точки соответствует среднему по-

ложению гальки в определенной группе. Цифра рядом с точкой похавыввет количество образцов

в каждой группе. Из графика видко, что с увеличением окатанности, уплощенность уменьшается

Рис. 3-22. Соотношение сферичности и окатанности галек риолита (24—75 мм), отоб-

ранных иа пляже озера Верхнее. По Грогану [107].

Поскольку хорошо окатанные гальки обладают большей сферичностью, следует вывод, что дли-

тельная абрвзня на пляже приводит к увеличению сферичности, а следовательно, к уменьшению

уплощениости

бором по форме, чем ее преобразованием. Эта точка зрения получила

развитие в ряде работ [264, 238, 294, 124, 322, 57]. Однако Добкиис и

Фолк [66], изучавшие и измерявшие сферичность и окатанность боль-

шого числа галек из рек и пляжей о. Таити, установили, что пляжевая

галька обладает максимальной окатаниостью и минимальной сферич-

ностью, более плоская, чем грубообломочные отложения в реках, пере-

носящих материал того же состава.

Эти наблюдения позволяют предположить, что форма обломков —

важный фактор в процессе осадконакоплеиия; она реагирует на влия-

ние потока. Некоторые исследователи установили тесную связь между

сферичностью, или показателем формы, и скоростью осаждения [167;

294, рис. 4] (см. рис. 3-17). Лабораторные исследования Брнггса и

других [31] показали, что форма зерна так же важна, как и плотность

(по влиянию на скорость осаждения различных типов тяжечых мине-

ралов). Несомненно, поведение песчаных зерен и гальки в потоке су-

щественно отличается для их различных форм. Равноосные черна по

определению не могут обладать направленной ориентировкой, облом-

ки в внде уплощенных дисков образуют чешуйчатую текстуру, а рас-

положение удлиненных форм совершенно иное (см. рнс. 3 31).

75-

-Окатенность

Окатанность характеризует остроту краев и углов обломочных от-

ложений, она не зависит от формы. Некоторые прямоугольные геомет-

рические формы —куб, пластина, призма и тому подобные (см.

рис. 3-18) обладают острыми углами и их радиусы кривизны равны

нулю. Тем не менее они отличаются друг от друга по форме (а следо-

вательно, н по сферичности). Однако термин окатанность в лите-

ратуре используется как по назначению, так и во многих случаях отож-

дествляется с формой [264]. Различие между этими терминами фунда-

ментально и его не следует забывать.

Уэнтуэрт [332] первым дал четкое

определение понятия окатанности,

определив его отношением г,IR, где

Г{

—радиус дуги, описывающей наибо-

лее острый угол, a R— половина ма-

ксимального диаметра. Уодел [327]

определял окатаниость как отношение

среднего радиуса дуги нескольких уг-

лов и выступов зерна к радиусу дуги

максимальной сферы, вписанной в

зерно. Поскольку практически приме-

нять такой показатель достаточно

сложно, представляется целесообраз-

ным оперировать двухразмерной фи-

гурой, т. е. сечением или проекцией изучаемой гастицы или обломка,

а не собственно трехмерным предметом. В этом случае окатаниость

определяется как средний радиус дуг, вписанных в углы проекции зер-

на, разделенный на радиус максимальной вписанной окружности

(рнс. 3-23). Математическое выражение для окатанности следующее:

я -Ж

rho Ν ι

где η —.конкретные радиусы углов, Ν — число углов и R — радиус мак-

симальной вписанной окружности. При таком определении шар имеег

как окатанность, так и сферичность, равные единице. Однако другие

несферичные -предметы могут иметь окатанность, равную едниице; на-

пример* тело в виде капсулы, представляющее собой цилиндр, ограни-

ченный. с торцов двумя полушариями. Различные исследователи пред-

лагали свои уточненные определения окатанности, рассмотренные в ря-

де работ, [154, с. 147—161; 124, с. 11—15; 243, с. 138—142].

,. Как уже указывалось термин окатанность применяется до-

вольно свободно^ Такие понятия как окатанный, полуокатан-

ный, полуугловатый и угловатый также являются термина-

ми свободного пользования. Для того чтобы эти понятия имели более

точное значение, они были переведены в количественные термины, по

аналогии с более точными определениями размерности обломочных

зерен В большинстве таких работ применяются показатели окатанно-

CTII Уодела. [265, 85]. Выделяемые классы неравны (табл. 3 9). Пет-

тиджон пересмотрел границы классов таким образом, чтобы их середи-

ны примерно .образовывали геометрическую прогрессию Пауэре Г2421

определил и назвал шесть степеней окатанности (вместо Пяти) таким

образом, что границы классов достаточно приближаются к геометри-

Рнс. 3-23. Геометрическое выражение

окатанности кальки. По Крамбейну

[165]

ческой шкале Vl. Фолк [85] по аналогии со шкалой φ —размерности

Крамбейна [163] назвал шкалу окатанности р-шкалой.

Степени окатанности по Петтиджону, приведенные в табл. 3-9 и

изображенные на рис. 3-24, следующие.

Угловатые (0—0,15) — очень незначительные следы обработки,

края и углы острые, второстепенные углы (мелкие выступы на конту-

ре зерна помимо главных) многочисленные и острые.

Таблица 3-9

Степени окатанности обломков

Определение окатанности

Рассел и Тейлор

Петшджои, настоящее пада-

ние

Определение окатанности

Границы

класса

Среднее·

Границы

класса

Среднее··

Угловатые

0—0,15 0,075 0—0,15

0,125

Полуугловатые

0,15—0,30

0,225 0,15—0,25

0,200

Полуокатанные

0,30—0,50 0,400 0,25—0,40

0,315

Окатанные

0,50—0,70

0,600

0,40—0,60

0,500

Хорошо окатанные

0,70—1,00 0,850 0,60—1,00

0,800

* Среднеарифметическое.

·· Среднегеометрическое (приблизительно), за исключением класса угловатых обломков. Боль-

швне·!зо частиц, даже свежеотколотых, обладает определенной окатанностью, редко меньше 0,10.

Следовательно, на практике нижний предел угловатых аереи не pi. вен нулю, поэтому среднее

и этом классе, вероятно, около 0,125.

Π о л у у г л о в а т ы е (0,15—0,25)—определенные следы обработки,

края и углы окатаны в некоторой степени, многочисленные второсте-

пенные углы (10—20), хотя в меньшем количестве, чем в классе угло-

ватых зереи.

Полуокатанные (0,25—0,40)—значительные следы обработки,

края и углы округлены, второстепенные углы значительно сглажены,

число их не превышает 5—10. Площадь первичных граней сокращена,

•первоначальные углы между ними сглажены, но еще заметны.

Окатанные (0,40—

0,60) — первоначальные грани

почти полностью исчезли, сохра-

няются некоторые относительно

плоскпе поверхности. Между со-

хранившимися гранями тупые

углы, все первичные края и углы

•сглажены до плавных кривых,

второстепенные углы в явном

•меньшинстве (0—5). При окатанности 0,60 все второстепенные углы

исчезают. Первоначальная форма зерна еще угадывается.

Хорошо окатанные (0,60—1,00)—не сохраняют первона-

чальные грани, края или углы, поверхность целиком состоит из об-

ширных выпукчостей, плоских участков нет, второстепенных углов нет.

Первоначальная форма обломка предполагается по настоящей форме

зерна.

Каково геологическое значение окатанности и какую пользу этот

параметр может иметь для определения расстояния, направления и

скорости переноса осадочных частиц? Начиная с работ Дебре {62],

многие исследователи пытались дать ответ на эти вопросы с помощью

нолевых и лабораторных исследований. Проведенные работы показали,

ф ϋ

Рнс. 3-24. Классы окатанности гальки:

о — угловвтая; б— полуугловатая; в— полуока-

танная; г —окатанная; д— хорошо окатанвая

77-

что окатанность увеличивается резко в начале переноса, а затем изме-

нение этого показателя с расстоянием происходит постепенно

(рис. 3-25, 3-26). Это наблюдение, сделанное сиачалом Дебре, получило

четкое количественное подтверждение в работах Уэнтуэрта [335, 333,.

334]. На долю Крамбейна [167] выпало сформулировать наблючаемые

взаимоотношения в математической форме. Он отмечал, что степень

4%.

^vT

CFFLIPHMHOC TB

Окатаг««ос1ь

•

згки

РИС. 3-25. Изменение размера (по массе), окатанности и сферичности обломков извест-

няка в зависимости от расстояния переноса по экспериментальным данным. Гю Крам-

бейну [167]

Рис. 3-26. Соотношение между окатаниостью известковой гальки и расстоянием пере-

носа в водотоках, район Бэлк-Хилс, штат Южиая Дакота, США. По Пламли [238]

А — ручей Рапид-Крик; Б — ручей Батл-Крик

изменения окатанности является функцией разности между окатаи-

ностыо в любой точке и неким значением предельной окатанности, по-

казателем, в определенной степени зависящим от материала и гидро-

логического режима конкретного потока или пляжа. Эту зависимость

можно выразить формулой

P = PL{ 1-Е"'),

где P — окатанность в любой точке, Pl — предельная окатанность, χ —

расстояние и k — коэффициент окатанности. Это уравнение удовлетво-

ряет как лабораторным, так и

полевым наблюдениям [165, 1681

(рис. 3-27).

Результаты последующих ла-

бораторных исследований Крам-

бейиа [167, с. 482] и работ Плам-

ли, посвященных грубообломоч-

ным отложениям русел Блэк-Хилс

[238, с. 566], заставили усомнить-

ся в справедливости уравнения

Крамбейиа. Процесс окатывания

оказался более сложным. Плам-

ли пришел к выводу, что измене-

ние окатанности с расстоянием

пропорционально ие только раз-

ности между окатаниостью

Рнс. 3-27. Изменение окатанности гальки

по ручью Арройо-Секо, Калифорния. По

КрамбеЛну [168].

Галька гранодноритоа. размером 16—32 мм Ha

врезке показан график зависимости (P

-P)ZP

от

расстояния, где P— окатанность в любой точке

н Pi — предельное значение окатанности

о -у.

.wn

iF unaiannuLiuiv

в данной точке и предельной окатаниостью, но также зависит от рас-

стояния транспортировки. .«ииш ut

лучр^п T

HU^

й бЫЛ0 ТОЧНое вь,

ажен

уравнения окатанности, по-

TnZll 1° Р

иментальио

при истирании обломков в шаровой

мельнице или из наблюдений за природными потоками, окатанность

во времен» (расстоянии) растет вначале быстро, а затем медлеин®.

Вероятно, существует предельное значение окатанности, отчасти свя-

занное с составом обломков (например, для кремня оно ниже, чем для

кварца или известняка) [294]. Более того, окатывание крупных облом-

ков происходит быстрее. На какое расстояние должна переноситься

галька, чтобы стать хорошо окатанной (0,60)? Лабораторные и поле-

вые исследования не дают точного ответа на вопрос, но позволяют

предположить примерный порядок цифр. Изменение куба до шара диа-

метром, равным стороне куба, связано с потерей около 47,5% перво-

начального объема или массы. Следовательно, можно предположить,

что потеря одной трети или половины массы приведет к максимальной

окатанности обломка, и дальнейшее сокращение размера ие будет со-

провождаться увеличением окатанности. Как видно из данных Крам-

бейна [167], потеря одной трети массы связана с образованием облом-

ка окаганностью около 0,60 (хорошо окатанного). Дальнейшая потеря

массы ие приводит к значительному изменению окатанности. Обломок

известняка достигает такой окатанности через 11,2 км. Принимая циф-

ры Дебре (от 0,001 до 0,004 части массы теряется гранитной галькой

на один километр переноса), можно рассчитать, что для хорошей ока-

танности (т. е. потери одной трети первоначальной массы) потребуется

перенести ее на расстояние от 84 до 333 км. Расчет, несмотря на свою

приближенность, дает, вероятно, правильный порядок цифр.

Кюнен [179], проводивший эксперименты по изучению переноса

грубообломочиого материала в круговом лотке, установил, что обломок

известняка становится хорошо окатанным при переносе на 50 км, обло-

мок габбро теряет 35—40% массы на расстоянии 140 км. Обломок

жильного кварца теряет 0,001 массы на 1 км переноса и, следователь-

но, будет хорошо окатан через 300 км.

Пламли [238] установил, что известняковая галька в двух водото-

ках Блэк-Хилс становится хорошо окатанной (0,60) на расстоянии 18

и 37 км соответственно (см. рис. 3-26). Галька кварцитов в грубооб

ломочиых отложениях нагорья Брандивайн (штат Мэриленд, США)

характеризуется окатанностью 0,59 [274]. Ближайшее поднятие, отку-

да мог поступать обломочный материал, находится на расстоянии

72 км. Кварц в грубообломочных отложениях р. Колорадо (штат Те-

хас, США) приобрел хорошую окатанность менее чем через 161 км.

Известняковые гальки достигают максимальной окатанности до слия-

ния притока с главным руслом [294]. Эти результаты подтверждены

исследованиями гранитных галек в р. Дунаец (Польша), достигающих

максимальной окатанности на расстоянии 125 км [322], и наблюде-

нием, что в р. Пиав (Италия) происходит быстрое окатывание гальки

известняков и кварца, после чего степень ее окатанности не изменяется

на значительном расстоянии по течению [57].

Поскольку известно, что высокая степень окатанности отвечает

уже первым километрам переноса, очевидно, угловатые или полуугло-

ватые обмотки переносились потоком на расстояние в единицы кило-

метров, максимально на 16—24 км. Более того, за исключением бли-

жайших к источникам сиоса участков, окатанность обломков почти не

меняется или мало изменяется в региональном плане, что серьезно

ограничивает применение этого параметра для восстановления палео-

потоков.

Хорошо известно, что галька пляжевых отложений окатана, но ее

окатанность еще труднее связать с расстоянием переноса (см.

рис. 3-22). Можно только утверждать, что после выноса грубообломоч-

79-

«»* отложений из области размыва они становятся более окатанны-

ми На пляжах, так же как и в реках, должен существовать лимит

0КЗ

Полевые и лабораторные данные показывают, что окатывание пес-

чаиых зереи происходит очень медленно по сравнению с окатыванием

грубых обломков. Дебре [62] установил, что

РЯЮТ

О 0(Ю1

часть своей массы при переносе на 1 км. Таил [309] провел экс-

перимеиты с истиранием кварцевого песка, которые показали, что пос-

ле

100 часов обработки в мельинце образец теряет 22% массы, что

эквивалентно переносу иа расстояние 8 тыс. км. В среднейι это мень-

ше чем 0,0001 часть на 1,6 км переноса. Маршалл [200] показал, что

для зереи диаметром 2—3 мм потеря массы иа 1,6 км составляет

0 0005. Кюиеи [182] применил для исследовании лоток вместо вра-

щающегося барабана и установил, что потери песчаных зерен состав-

ляют еще меньшую величину. Кварцевые зерна теряют всего лишь

одни процент массы при переносе иа 10 тыс. км [180]. Эта потеря на-

столько незначительная, что окатанность обломков практически ие

устанавливается. Поскольку расстояние переноса в большинстве русел

не превышает 1 тыс. км, в потоках песчаные зерна не окатываются,

если допускать, что лабораторные данные верны.

Как показывают экспериментальные работр Кюнена [183], эоловые

процессы значительно эффективнее влияют иа окатывание песчаных

зерен; на одинаковом расстоянии потеря массы кварцевым зерном пре-

вышает цифры окатанности для водного переноса в 100 или 1000 раз.

Обломки кварца кубической формы обтачиваются ветром до идеальной

сферической формы. Из лабораторных исследований Кюнена можно

сделать вывод, что водный перенос совершенно, не окатывает зерна

кварца или полевых шпатов. Абразионные процессы, происходящие иа

пляжах, вероятно, более эффективны, но вряд ли оии в значительной

степени влияют на окатанность песчаных зереи. Эоловые процессы

являются мощным механизмом истирания песчаных зерен диаметром

до 0,1 мм и не оказывают практического влияния на обломки размером

менее 0,05 мм. Следовательно, появление в разрезе окатанных песков

считается указанием иа участие в их образовании эоловых процессов.

Эффективность процессов, происходящих иа пляже, еще ие полу-

чила полной оценки. Фолк [86], наблюдая чередование песчаников,

сложенных плохо окатаинымн и хорошо окатанными кварцевыми зер-

нами в кварцитах свнты Тускарора (силур) в Западной Виргинии

(США), объяснял образование хорошо окатанного материала деятель-

ностью прибоя. Некоторые авторы [304, с. 412] подсчитали, что рас-

стояние переноса обломочного материала в приливных эстуариях до-

статочно для окатывания кварцевых зерен даже при том низком про-

цессе потерн массы, который установил Кюнен.

Полевые наблюдения подтверждают результаты лабораторных

исследовании. В классической работе Рассела н Тейлора [2651 пока-

ано, что окатанность песка, переносимого р. Миссисипи между Кейром

штат Илл.жонс, США) и Мексиканским заливом (расстояние около

1770 км), явно уменьшается вниз по течению. Авторы пришли к за-

ключению. что поток не окатывает обломочных зереи, а уменьшение

окатанности вызвано увеличением степени дробления обломков. Ha-

блюдается перепад окатанности на расстоянии 1770 км от 0,24 до 0,18,

т. е. на 23 5%. С другой стороны, Пламли [238] показал что окатаи-

SaflOH Б^хГ'ТГя"^

3 (ФР

Кцпя

1.°

M14 мм Р. Батл-Крик,

нвпип ^

hjil

^штат южная Дакота, США) увеличивается с 0,21

80-

до 0,36 (на 71%) на расстоянии всего 64 км. Однако окатанность зе-

рен той же песчаной фракции в р. Чейен (штат Южная Дакота, США)

увеличивается с 0 42 до 0,44, едва больше 5% на расстоянии переноса

240 км (рис 3-28). Кварцевые обломки (0,088—0,250 мм) в песках

Рио-Гранде (Аргентина) не обнаруживают существенного различия

окатанности на расстоянии более 100 км переноса [205, рис. 16 и 17].

Окатанность песков, перенесенных вдоль берега озера Эри, как и пе-

сков в р. Миссисипи, уменьшается вниз по течению [235], что явно-

связано с сортировкой материала. Поскольку между сферичностью и

окатаниостью существует прямая зависимость, уменьшению сферично-

сти обломков вниз по течению потока

соответствует ухудшение окатанности.

Очевидно, что в руслах крупных рек

с медленным течением, таких как, на-

пример, Миссисипи, преобладает про-

цесс сортировки, и таким образом

любое улучшение степени окатанно-

сти обломков по течению реки будет

замаскировано сортировкой материа-

ла в том же направлении. Трудно

предположить, что круто падающие

горные потоки Блэк-Хилс, перенося-

щие грубообломочный материал, смо-

гут окатывать песчаные зерна, а в ре-

ке Миссисипи будет ухудшаться ока-

танность материала за счет возраста-

ющей степени раздробленности.

Не получила полной оценки роль процессов растворения в форми-

ровании окатанности кварцевых зерен. Кюнен [183, с. 448] считал, что

она чрезвычайно незначительная, поскольку в противоположном случае-

растворение должно в первую очередь отражаться на окатанности

мельчайших зерен, которые характеризуются на самом деле минималь-

ной окатаниостью. В определенных условиях, особенно в некоторых

типах почв, наблюдается растворение кварца in situ. В частности, на

это явление обращал внимание Крук [51].

Следует иметь в виду, что однажды приобретенная окатанность

обломков, особенно кварцевых песков, не исчезает. Более того, квар-

цевые пески обычно переотлагаются, поэтому окатанность материала

в любых конкретных отложениях может быть унаследованной от более

ранних стадий переноса. Это положение также справедливо для галь-

ки кварцитов или жильного кварца.

Попытки использовать окатанность песчаных зерен для диагно-

стики условий осадконакоплеиия имели ограниченный успех. По дан-

ным некоторых исследователей [17, 331], изучавших современные от-

ложения на побережье района Галф-Костл, обломочный материал и»

различных обстановок незначительно отличается по степени окатан-

ности.

Структура поверхности

Мелкие нлн микроскопические черты рельефа поверхности обло-

мочных зерен не зависящие от их размеров, формы или окатанности,

называются структурами поверхности. К ним относятся по-

лировка образование матовой поверхности, царапины на поверхности

Рис. 3-28. Соотношение между ока-

таниостью г расстоянием переноса·

зерен кварцевого песка фракция

1,0—1,414 мм в водотоках штата

Южная Дакота. По Пламли [238].

А — река Чейен, Б — ручей Батл-Крик

81-

4 τ π Некоторые черты различимы невооруженным глазом, другие

видны'только под микроскопом, а в некоторых случаях —под элек-

тронным микроскопом. Считается, что многие из этих черт имеют гене-

тическое значение [155]. Это положение иллюстрируют царапины иа

ледниковых валунах. Образование матовой поверхности песчаных зе-

рен объясняется эоловыми процессами.

Песчаные зерна или галька могут унаследовать свою форму и ока-

танность от более древних отложений различного происхождения, так-

же я частица или обломок наследуют знаки на поверхности. Однако

для преобразования этих черт строения необходимы меньшее истира-

ние и значительно меньший перенос, чем для изменения окатаииостн,

•формы или размера. Знаки иа поверхности зерен или обломков легко

наносятся и легко стираются. Например, Уэнтуэрт [334, с. 114] экспе-

риментальным путем определил, что перенос на расстояние 560 м мо-

жет привести к уничтожению ледниковых царапин с поверхности из-

вестняковой гальки без существенного изменения формы. Бонд [24]

отмечал, что матовая поверхность песчаных зерен из отложений пусты-

ни Калахари исчезает менее чем через 64 км переноса материала

р. Замбези. Наиболее вероятно, что структуры поверхности зерен отра-

жают последний цикл переноса. Но, как и в случае других характери-

стик, песок смешанного происхождения будет состоять из зерен, обла-

дающих разнообразными поверхностными структурами. Было даже вы-

сказано предположение, что на структуры поверхности, образованные

за один цикл, могут накладываться структуры последующего цикла

[157], таким образом одно зерно может регистрировать несколько эпи-

зодов из своей истории.

Существуют различные структуры поверхности, но их можно объ-

единить в две категории. Один класс выделяется по матовой поверх-

ности или полировке обломка. В другом объединены знаки на поверх-

ности, черты микрорельефа (царапины, ударные щербины и тому по-

добное).

Полировка и матовая поверхность

Полировка, нли глянец, характеризуется блеском поверхности

т. е. свойством, связанным с закономерностью отражения света. В ре-

зультате рассеянии или диффузии света образуется тусклая или ма-

товая поверхность. На полировку зерен указывают отблески от по-

верхности. Причина образования полировки нли ее отсутствия до конца

ие понятна. Вполне вероятно, что существует несколько причин.

Полировка может возникать механическим способом, при слабом

истирании или износе, в частности, если абразивный материал являет-

ся тонкозернистым. Так образуется эоловая полировка выходов квар-

цитов и отдельных обломков (эоловых многогранников). Полировка

может возникать за счет отложения стеклоподобной пленки или глазу-

ри, той, что известна под названием пустынный загар. Хотя про-

исхождение этого образования не выяснено, общепринятым является

мнение [190], что пустынный загар образуется за счет воды, присут-

ствующей в породе, испаряющейся под жарким солнцем; вещества, рас-

творенные в воде, выделяются в форме труднорастворимых окислов

железа, марганца и кремнезема, смесь которых образует тонкие креп-

кие оболочки на зернах. Некоторые геологи считают, что хорошо отпо-

лированные зерна образуются при пескоструйной обработке. Лаудер-

мнлк считал, что некоторые разновидности лишайников аккумулируют