Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 34. Конгломерат

полимиктовый, среднега-

лечный с песчано-глини-

стым цементом, V

нату-

ральной величины. Из

коллекции Т. И. Забо-

крицкого

генезиса различают брекчии (щебенку) обвалов, карстовую,

осыпей и т. д.

Галечные породы — галечник и конгломерат (рис. 34) от-

личаются друг от друга тем, что первый представляет собой

скопление несцементированных галек, а второй — сцементиро-

ванных. Деление пород по размеру галек приводится в табл.15.

Гальки состоят из магматических, метаморфических и осадоч-

ных (главным образом известняков, прочных песчаников, крем-

нистых образований) пород. Наряду с галькой в породах мо-

гут быть окатанные обломки более крупного и более мелкого

размера. Цементом в конгломератах служит песчано-глини-

стый, известково-глинистый, карбонатный, кремнистый или

иной материал. Мощность галечников и конгломератов варьи-

рует в широких пределах. В платформенных условиях она со-

ставляет доли и единицы метра. В геосинклинальных областях

и межгорных впадинах она может быть весьма значительной,

например неогеновые конгломераты в Северной Фергане имеют

мощность до 3 км.

По положению в разрезе галечные породы разделяют на

базальные и внутриформационные. Базальные породы зале-

гают в основании крупных стратиграфических комплексов и

широко распространены территориально. Внутриформацион-

ные галечники и конгломераты имеют локальное распростране-

ние, залегают в виде линз и маломощных пластов среди дру-

гих осадочных образований. Условия образования этих пород

весьма разнообразны. По этому признаку галечники и конгло-

мераты подразделяют на прибрежно-морские, речные, времен-

ных потоков, ледниковые и эоловые. Этот тип пород среди гру-

бообломочных пользуется наибольшим распространением.

Дресвяные и гравийные породы слагаются обломками раз-

личных пород и реже—минералов с преобладающим размером

1—10 мм. Дресвяные породы состоят преимущественно из

101

дресвы — остроугольных обломков, а гравийные — из окатан-

ных. Среди дресвяных пород различают рыхлые, несцементи-

рованные— дресвяники и прочные, сцементированные — дре-

свиты. Как правило эти породы ассоциируют с щебеночными,

располагаясь несколько дальше от области сноса. Цементом

в дресвитах чаще всего служит неотсортированный песчано-

глинистый материал. Гравийные породы разделяют на гравий-

ники — несцементированные осадочные образования и граве-

литы— сцементированные карбонатным, карбонатно-глинистым

и песчано-глинистым материалом. Породы обычно ассоциируют

с галечниками и конгломератами.

Окраска дресвяных и гравийных пород определяется цве-

том слагающих их обломков и элементов-хромофоров, присут-

ствующих в цементе. Гравелиты обычно светлее дресвяных по-

род, нередко среди них встречаются серовато-бурые и желто-

вато-серые разности. Породы распространены ограниченно,

а слагаемые ими разрезы имеют небольшую мощность — де-

сятки сантиметров — первые метры. Рыхлые породы — мелкие

галечники, щебенка, а также гравийник —ценный строительный

материал. Они используются при дорожном строительстве (же-

лезные, автомобильные дороги), постройке гидростанций. Мел-

кий гравий входит в состав некоторых бетонов, красивые раз-

ности конгломератов и брекчий идут на облицовку зданий.

Иногда крупнообломочные породы содержат ценные полезные

ископаемые — железо, золото, уран и др.

§ 2. ПЕСЧАНЫЕ ПОРОДЫ

Песчаные породы — одни из наиболее распространенных

среди обломочных осадочных образований. Они состоят на

50 % и более из частиц величиной 0,1—1,0 мм. В соответствии

со схемой классификации выделяют крупно-, средне- и мелко-

зернистые песчаные породы (см. табл. 15). В отличие от круп-

нообломочных пород, в строении песчаных образований при-

нимают участие преимущественно обломки минералов, хотя

могут встречаться обломки тонко- и микрозернистых пород.

Рыхлые песчаные образования называют песками, а прочные,

сцементированные — песчаниками.

Первоначальная форма обломков минералов может быть

различной — изометричной, листоватой, шестоватой и т. д. При

транспортировке в зависимости от продолжительности переноса,

размера зерен, их механической и химической устойчивости они

в разной степени окатываются. Зерна разделяют по характеру

окатанности (рис. 35). Угловатыми считают обломки с острыми

углами, тонкими, режущими краями. Полуугловатые зерна

имеют несколько сглаженные углы и края. В полуокатанных

102

частицах углы практически отсутствуют, но

сохраняются прямолинейные и вогнутые

поверхности. Окатанные обломки имеют

шаровидную или эллипсоидальную форму.

Обломочная часть песчаных пород не-

одинакова по составу, что определяется

различием исходного материала, поступаю-

щего из области сноса, степенью его пере-

работки на стадиях разрушения, переноса,

а также при диагенезе и категенезе. В ре-

зультате этого происходит обогащение об-

ломочной части минералами, устойчивыми

к механическому и химическому воздей-

ствию. Это явление известно как минера-

логическое созревание обломочного мате-

риала. В итоге при многократном переот-

ложении обломочных зерен из породооб-

разующих минералов сохраняется только

кварц.

Среди породообразующих обломочных минералов суще-

ственно преобладает кварц, далее идут калиевые полевые

шпаты, слюды, халцедон, глауконит, кислые плагиоклазы,

а также гидрослюды и каолинит. В сообществе акцессорных

минералов наиболее характерны циркон, гранаты, турмалин,

ставролит, рутил, титанит, монацит, дистен. В роли акцессор-

ных в осадочных породах выступают также роговые обманки,

пироксены, оливин и некоторые другие минералы. Рудные не-

прозрачные минералы обычно составляют до 1—1,5% обло-

мочной части. Они представлены магнетитом, ильменитом, лей-

коксеном, гематитом, пиритом, марказитом. Последние два

минерала нередко являются диагенетичными или катагенетич-

ными. В составе обломочной части могут присутствовать об-

ломки тонко- и микрозернистых пород—эффузивных магма-

тических, метаморфических (глинистых, глинисто-кремнистых

сланцев, филлитов и др.).

Существенную роль в строении и составе песчаных пород

играют вторичные (постдиагенетические) минералы. Среди них

наиболее важное значение имеют регенерированные кварц,

микроклин, ортоклаз, плагиоклазы, а также новообразования

кальцита, доломита, халцедона, каолинита, гидрослюд, аль-

бита, хлоритов, оксидов и сульфидов железа.

Цементирующая часть песчаных пород чаще всего представ-

лена глинистым материалом и кальцитом, реже доломитом,

гипсом, ангидритом, опалом, оксидами железа. Встречаются

также галитовый, фосфатный, сидеритовый и некоторые другие

виды цемента. Структуры цементирующего материала весьма

разнообразны. Они определяются размером и формой состав-

103

Рис. 35. Форма обло-

мочных частиц.

1 — угловатые; 2 — полу-

угловатые; 3 — полуока-

танные; 4 — окатанные

Рис. 36. Песчаник мелкозернистый,

олигомиктовый с кальцитовым базаль-

ным цементом

ляющих его частиц. Наибо-

лее распространены круп-

нозернистая (размер ча-

стиц >0,5 мм), среднезер-

нистая (0,1—0,5 мм), мел-

козернистая (0,05—0,1 мм),

тонкозернистая (0,01—

0,05 мм), микрозернистая

или пелитоморфная (<0,01

мм), разнозернистая, во-

локнистая и аморфная

структуры.

По соотношению обло-

мочной и цементирующей

частей, а также по спо-

собу выполнения порового

пространства различают

пять типов цемента: 1) ба-

зальный — обломочные ча-

стицы, не соприкасаясь

друг с другом, как бы «пла-

вают» в цементе (рис. 36);

2) поровый — обломочные

зерна, соприкасаясь друг

с другом, образуют каркас,

а промежутки между ними

(поры) заполнены цемен-

том (рис. 37); 3) контакт-

ный— цементирующий ма-

териал имеется лишь в зоне

контакта обломочных зе-

рен, а часть пространства

между ними остается сво-

бодной; 4) пленочный —

цемент образует тонкие

пленки вокруг обломочных

зерен, с помощью кото-

рых последние скрепляются

друг с другом (рис. 38),

как и при контактном типе цемента, здесь сохраняется свобод-

ное поровое пространство; 5) сгустковый — цемент распределен

в породе неравномерно, поэтому в различных ее участках на-

блюдаются неодинаковые типы цементации; имеется свободное

поровое пространство. Кроме того, существует еще несколько

формирующихся исключительно в постседиментационные ста-

дии типов цемента: регенерационный (рис. 39), коррозионный,

крустификационный, пойкилитовый.

Рис. 37. Песчаник кварцевый с желези-

стым цементом порового типа

.104

Рис. 38. Песчаник разнозернистый

с глинистым цементом пленочного

типа

Текстуры песчаников

весьма разнообразны. Для

них характерны различные

виды косой и горизонталь-

ной слоистости, знаки ряби,

следы жизнедеятельности

животных и т. д. (см. рис.

17, 27, 92-А, 93).

По соотношению между

основными составными

компонентами — кварцем,

полевыми шпатами и об-

ломками пород выделяют

три главные группы пес-

чаных пород—мономине-

ральные, олигомиктовые и

полимиктовые (табл. 16).

Мономинеральные пес-

чаные породы представ-

лены преимущественно

кварцевыми образованиями.

Олигомиктовые породы

также состоят в основном

из кварца (более 75%),

но содержат значительные

примеси (до 20 % и более)

полевых шпатов, глауко-

нита, обломков кремни-

стых пород. Изредка в ка-

честве ведущего минерала

может выступать глауко-

нит.

Полимиктовые песча-

ники разделяют на аркозо-

вые и граувакковые. Их

общий признак — понижен-

ное содержание основного минерала (<75 %) или отсутствие

такового, причем несколько минералов могут присутствовать

примерно в равных количествах (табл. 16). Аркозовые песча-

ные породы или аркозы образуются за счет продуктов разру-

шения гранитов, гнейсов и других близких по составу пород.

Преобладающие обломочные минералы — кварц, реже—поле-

вой шпат, присутствуют также слюды, оксиды железа, хлорит,

глауконит. В небольшом количестве (до 15%) могут присут-

ствовать обломки пород. Для аркозовых пород характерна

светлая, розовато-серая или серовато-желтая окраска. Грау-

вакковые песчаные породы так же как и аркозовые состоят из

Рис. 39. Песчаник с рсгенерацион-

ным цементом

105

T а б л и"ц а 16

Минеральный состав обломочных пород. %

Типы пород

Кварц

Полевые

шпаты

Глауко-

нит

Слюды

Глинис-

тые ми-

нералы

Карбо-

наты

Обломки

пород

Прочие

компо-

ненты

Мономинеральные

Песок кварцевый. J

99,1

0,4

0,1

Люберцы Московской

обл.

Песок кварцевый Р, Ка-

95,2

2,0

1,7

—

0,9

— —

0,2

мышин Волгоградской

обл.

Олигомиктовые

Песчаник олигомикто-

76,3

20,3

3,2

1,5

1,7

вый. мелкозернистый,

. Прикаспийская впа-

дина

Песчаник олигомикто-

78,6

13,0

6,2

0,9

1,1

— —

0,2

вый. К- Северный Кав-

каз

Полимиктовые

Песчаник аркозовый. P

51,2

29,7

9,1

4,4 1,8

1,7

2,1

Актюбинсксе Приуралье

Алевролит аркозовый.

35,0

60,5

—

0,2 4,5

— —

0,8

Апшеронский п-ов

(по А. Г. Алиеву

и Э. Л. Даидбековой)

Песчаник граувакковый,

39,2 5,18

—

10,83

—

0,76

42,52

1,52

Донбасс (по Н. В. Лог-

виненко)

кварца, полевых шпатов, слюд, хлоритов, но в отличие от них

содержат значительное количество (>15%) обломков пород,

преимущественно темноцветных. Из метаморфических пород

поступают обломки глинистых, глинисто-кремнистых, углисто-

кремнистых сланцев. Магматические породы представлены об-

ломками андезитов, базальтов, иногда обломками их глубин-

ных аналогов. Обломочная часть обычно слабо отсортирована,

плохо окатана. Характерная окраска граувакковых пород — се-

рая, зеленовато-серая, темно-серая до черной. В американской

литературе разности песчаников с высоким содержанием об-

ломков пород при малом содержании кварца называют лити-

товым.

Химический состав песчаных и алевритовых пород основ-

ных литологических подразделений в общем сходны. Отличия

заключаются в количественном соотношении отдельных хими-

ческих элементов (табл. 17).

106

Таблица 17

Средний химический состав (%) песчаников (по Ф. Петтиджону,

П. Поттеру и Р. Сиверу, с сокращениями)

Оксиды Кварцевые

Лититовые

Граувакковые

Аркозовые

SiO

95,4 66,1

66,7

77,1

1,1

8,1 13,5 8,7

0,4 3,8

1,6

1,5

FeO 0,2 1,4

3,5 0,7

MgO

0,1

2,4

2,1

0,5

CaO

1,6

6,2 2,5

2,7

N а.,О

0,1

0,9 2,9

1,5

0,2

1,3

2,0

2,8

0,3

3,6 2,4 0,9

TiO, 0,2

0,3 0,6

0,3

—

0,1

0,2

0,1

MnO

—

0,1

0,2

1,1

5,0

1,2

3,0

— —

0,3

—

Прочие

— —

0,2

—

Резко выделяется высоким содержанием SiCb, повышено

также количество глинозема и оксидов железа. Такое соотно-

шение соответствует кларкам кислорода, кремния, алюминия и

железа в земной коре.

Обстановки образования наряду с источниками питания на-

кладывают существенный отпечаток на гранулометрический со-

став, строение, физические свойства и внешний облик осадоч-

ных обломочных пород. Особо следует отметить, что палео-

геофизические условия образования вместе с тектоническим

режимом определяют размеры, форму и толщину коллектор-

ских тел.

Прибрежно-морские песчаные породы представлены преиму-

щественно средне- и мелкозернистыми разностями. Отложения,

формирующие породы, образуются в прибрежной мелководной

части морских бассейнов и в узкой зоне суши прилегающей

к морю. Постоянное перемещение осадка и его аэрации под

действием ветра, течений и волнений моря способствуют ока-

тыванию и сортировке обломочных частиц, выносу тонкодис-

персных терригенных фракций и органического материала.

Главнейшими породообразующими минералами в этих усло-

виях являются кварц, ортоклаз, микроклин и обломки кремни-

стых пород. Глинистый цементирующий материал обычно со-

держится в незначительном количестве, а порой и вообще не

обнаруживается. Цементом песчаных пород чаще всего служит

аутигенный материал — кальцит, кварц, однако нередко, осо-

бенно на небольших глубинах, цемент отсутствует вообще.

.107

Морские песчаные породы широко известны в ископаемых

отложениях. Они образуют значительные по размеру геологи-

ческие тела более или менее однородного литологического со-

става. Наряду с этим, следует отметить, что на состав и облик

песчаных пород существенное влияние оказывали палеогеогра-

фические условия, в том числе наличие течений, неровности

рельефа и уклон морского дна, состав пород в области пита-

ния, расстояние от области питания до места седиментации.

В зоне течения обычно наблюдается в целом более крупный,

отсортированный материал, в пониженных участках рельефа

морского дна накапливается менее отсортированный обломоч-

ный материал — вместе с песчаными зернами присутствуют

алевритовые и глинистые.

Песчаные тела, возникающие в морских условиях, чаще

всего имеют форму пласта с постепенно возрастающей^мощно-

стью в направлении моря и замещающегося прибрежно-мор-

скими отложениями в сторону берега. На фоне пластов регио-

нального развития встречаются локальные тела — бары. Совре-

менные бары выполнены песчаным материалом с примесью

битой ракушки, гравия и других компонентов, у Бары обычно

протягиваются параллельно береговым линиям в виде валов

протяженностью до нескольких десятков километров, при ши-

рине до 2—5 км и высотой несколько метров. При разрушении

расположенных поблизости магматических и метаморфических

пород морские песчаные отложения имеют полимиктовый со-

став— аркозовые и граувакковые, а также кварц-полевошпато-

вый. В случае разрушения обломочных осадочных пород и пе-

реотложениях их составных частей состав может упроститься,

при этом могут образоваться олигомиктовые и даже мономи-

неральные породы при существенном преобладании кварца.

Цементом морских песчаных пород служит обычно глини-

стый материал, кальцит и их смеси. Глинистый материал

обычно седиментогенный, но может быть и постдиагенетиче-

ским. Кальцит может быть диагенетическим и катагенным.

В стадию катагенеза при изменении термобарических условий

содержание кальцита в обломочных песчаных и алевритовых

породах может существенно колебаться.

Ископаемые морские песчаные породы имеют преимуще-

ственно серую окраску, светло-серую, реже темно-серую. Близ

поверхности, вследствие фильтрации по порам, трещинам и

разломам инфильтрационных вод происходит окисление тонко-

дисперсной органики, сульфидов и изменение окраски на серо-

вато-желтую, почти белую и бурую. Полимиктовые, кварц-по-

левошпатовые песчаные породы могут изначально иметь серо-

вато-розовую или серовато-желтую окраску (за счет цвета

зерен полевых шпатов). Очень близки к морским по составу и

внешнему облику озерные песчаные породы — отложения круп-

108

ных озер, охватывающих территории в десятки и сотни тысяч

квадратных километров (Великие озера в Северной Америке,

Аральское, Каспийское — в СССР).

Речные пески и песчаники отсортированы слабее морских.

Размер частиц, слагающих песчаное тело, может значительно

колебаться. Наряду с песчаными зернами нередко присут-

ствуют алевритовые и глинистые частички, остатки неразло-

жившегося растительного материала, иногда обломки фауны.

Пески и песчаники, образовавшиеся в результате деятельности

горных рек, нередко содержат в своем составе крупнообломоч-

ный (гравийный и даже галечный) материал. Окраска пород

сильно варьирует в зависимости от вещественного состава.

Среди речных песчаников и песков встречаются олигомикто-

вые и полимиктовые. Текстура пород косослоистая и горизон-

тальнослоистая, иногда массивная. Геологические тела, сфор-

мировавшиеся за счет речных песчаных пород, имеют значи-

тельную протяженность (сотни и тысячи км) при относительно

небольшой ширине. Толщина отложений также невелика—еди-

ницы метров.

Дельтовые песчаные породы образуются из осадков, отло-

жившихся в зоне впадения рек в моря (или озера). Скорость

течения воды в море постепенно уменьшается с удалением от

устья реки. Вследствие этого песчаные отложения в прибреж-

ной части будут в целом более крупнозернистыми, а сам обло-

мочный материал слабее отсортированным, чем на удаленной

периферии дельты. По мере удаления от морского побережья

в песчаных отложениях возрастает роль алевритового и глини-

стого материала. Кроме того под поверхностью морских вод

речной поток разделяется на ряд рукавов, в которых скорость

течения существенно больше, чем в разделяющих их водных

пространствах. В связи с этим на дне водных рукавов откла-

дывается более крупнозернистый обломочный материал, чем

на участках между ними.

Таким образом дельтовые песчаные породы слагают геоло-

гические тела сложной формы, резко меняющейся мощности.

Сами породы непостоянны по гранулометрическому составу и

содержанию глинистого цемента. Окраска пород в большин-

стве случаев серая, различных оттенков, причем в тонкозерни-

стых глинистых разностях более темная из-за повышенного со-

держания органического материала.

Флювиогляциальные пески и песчаники распространены

среди ледниковых отложений. Они характеризуются низкой

отсортированностью и слабой окатанностью обломочного ма-

териала. Песчаные образования этого типа обычно слагают

линзовидные тела небольшого размера и толщины.

Эоловые отложения встречаются во многих стратиграфиче-

ских комплексах. Они формируются в областях с сильными

109

ветрами в условиях отсутствия или при слабом развитии поч-

венного слоя. Песчаные эоловые отложения наиболее харак-

терны для пустынь, полупустынь, островов и прибрежных

частей суши (дюны). Окраска эоловых отложений обычно свет-

ло-серая или желтовато-бурая, определяется цветом породооб-

разующих минералов и тонкодисперсными железистыми обра-

зованиями, иногда покрывающими поверхность зерен.

Песчаные эоловые отложения характеризуются значитель-

ной однородностью обломочных зерен. Во многих случаях пре-

обладают зерна размером 0,1—0,25 мм, что характерно и для

песчаников, сформировавшихся в водной среде. Обломочные

частицы нередко хорошо окатаны, зерна часто имеют полиро-

ванную поверхность. Глинистая и алевритовая части в песках

и песчаниках обычно отсутствуют. В эоловых песчаных отло-

жениях наблюдается пологая волнистая и косая слоистости,

встречаются редкие, тонкие прослои глинисто-алевритовых

пород.

Площадь развития эоловых песчаников, судя по современ-

ным отложениям, может быть весьма значительной (площадь

Сахары — 7 000 000 км

). Мощность эоловых отложений, как

правило, составляет первые десятки метров, однако описаны

случаи, когда она достигала несколько сотен метров. На по-

бережьях морей песчаные тела формируются в виде одиночных

дюн или их систем, располагающихся рядами параллельно бе-

реговой линии. Ширина зон, занимаемая дюнами, может со-

ставлять до 10 км. Высота современных дюн достигает 100 м.

Для пустынь характерны песчаные тела в виде барханов.

Дюны и барханы известны в ископаемом состоянии. В эоловых

песчаниках цемент обычно хемогенный и представлен вторич-

ными карбонатами и сульфатами.

Песчаные породы — важное полезное ископаемое. Кварце-

вые песчаники служат сырьем для получения динаса — огне-

упорного материала, применяемого в стекольной и металлур-

гической промышленности для постройки плавильных печей.

Пески и песчаники, содержащие не менее 98,5 % кремнезема,

используются для получения оконного стекла, а самые чистые

кварцевые пески (SiO

>99,8%)—для изготовления оптиче-

ского стекла. Большое количество кварцевых песков и песча-

ников потребляют керамическое и литейное производство. Зна-

чительная часть добываемых песчаных пород используется для

изготовления кирпича и бетона, а также в дорожном строи-

тельстве. С песчаными породами связаны промышленные скоп-

ления углеводородов и россыпные месторождения золота, то-

рия, титана, олова и других металлов.