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

Подождите немного. Документ загружается.

С развитием придонных организмов их отмершая органиче-

ская часть вместе с планктоном играет все возрастающую роль

в формировании осадков и повышении доли горючих сланцев

в геологических разрезах. В палеозойскую эпоху, когда расти-

тельность стала интенсивно развиваться и на суше, создались

условия для формирования осадка, почти полностью состоя-

щего из органического вещества. Подобные осадки стали на-

капливаться и в прибрежно-морских заболоченных участках.

Количественные изменения соотношений органической и мине-

ральной частей в пользу первой привели к качественным — на-

ряду с горючими сланцами стали образовываться лигнины, бу-

рые угли, которые на стадии катагенеза преобразовались в ка-

менные, а затем в антрациты.

Рис. 23. Схема эволюции осадочных пород (по А. Б. Ронову)

Рис. 22. Эволюция со-

держания органического

углерода в геологиче-

ском времени (по

Т. Шопфу).

А — древние глинистые от-

ложения, соответствующие

отложениям современных

континентальных склонов;

Б — древние глинистые слан-

цы. соответствующие отло-

жениям современных дельт

Эволюцию, подобную рассмотренным, можно проследить и

у других типов пород. Предложен ряд схем эволюции осадоч-

ного процесса в целом (Н. М. Страхов, А. Б. Ронов и др.). Од-

нако все они, как показали открытия последних лет, имеют

целый ряд неточностей и неоправданных приближений. Одна

из таких схем (рис. 23) приводится ниже. Она дает наглядное,

хотя и не во всем точное представление об эволюции главней-

ших типов осадочных пород. Из этой схемы видны этапы их

развития, расцвета, деградации и исчезновения. В целом же

в процессе формирования осадочной оболочки нашей планеты

происходит постепенное расширение комплекса пород, услож-

нение литологического состава и строения осадочных толщ.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое периодичность осадконакопления?

2. Расскажите о ритмичности и цикличности, их условных различиях?

3. Каковы причины ритмичности и цикличности?

4. Расскажите об эволюции в осадочном процессе.

5. Какова эволюция внешних геосфер Земли?

6. Приведите примеры эволюции отдельных типов пород.

Глава 7

КЛАССИФИКАЦИЯ И СТРОЕНИЕ ОСАДОЧНЫХ

ГОРНЫХ ПОРОД

Знание состава и строения осадочных горных пород, умение

их систематизировать являются одними из необходимых усло-

вий для успешного использования литологии при изучении и ос-

воении недр Земли.

§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

Классификации осадочных пород по значимости и масшта-

бам разделяются на общие и частные. Общие классификации

охватывают все осадочные породы, при этом последние объ-

единяются в классы и подклассы на основании состава, гене-

зиса и некоторых других признаков. Частные классификации

составлены применительно к классам пород. Они предназна-

чены для определения точного положения породы внутри класса

или подкласса. Такие классификации базируются на характер-

ных признаках, свойственных данному классу пород. Напри-

мер, для обломочных пород главные классификационные при-

знаки— структура обломочной части и количественные соотно-

Таблица 13

Состав осадочных пород (по Н. В. Логвиненко)

Генезис

пород

Конгломераты,

песчаники, алев-

ролиты

Глинистые

Алюминнстые

Железистые

Марганцевые

Фосфатные

Кремнистые

Известняки

и доломиты

Сул ьфатные,

хлоридные

и другие соли

Каустобиолиты

Обломочный

Химический

Хемобиогенный

Биогенный

Примечание. «Плюс» — характерные для пород данного генезиса разности, «минус» —

не характерные.

шения между составными частями. Для карбонатных пород ве-

дущие признаки при классификации — химико-минералогиче-

ский состав и структура.

Общепризнанных классификаций осадочных горных пород

нет, что связано с целым рядом трудностей, в частности с по-

лигенетичностью основных составных частей (табл. 13). На-

пример кальцит — основная составная часть известняков, мо-

жет быть хемогенным, биогенным и обломочным. Затрудняют

создание классификации и некоторые устоявшиеся представле-

ния о количественных соотношениях отдельных компонентов

пород. Например к фосфатам относят такие породы, в которых

фосфатные минералы составляют менее половины (25—35 %),

то же относится и к ряду других пород.

Среди множества классификаций отметим предложенные

Ж. Лаппараном (1923 г.), Л. В. Пустоваловым (1940 г.),

Твенхофелом (1950 г.), Н. М. Страховым (1960 г.), М. С. Шве-

цовым (1934, 1968 гг.), Р. С. Безбородовым (1968 г.), С. В. Ти-

хомировым (1978 г.). Не обсуждая их достоинств и недостат-

ков, рассмотренных в специальной литературе, рекомендуем

сравнительно простую схему классификации осадочных горных

пород, в основу которой положена классификация М. С. Шве-

цова.

Обломочные: грубообломочные (обломки крупнее 1 мм);

песчаные (обломки l—0,1 мм); алевритовые (обломки 0,01 —

0,1 мм); пелитовые (обломки мельче 0,01 мм); вулканогенно-

осадочные.

Глинистые: полиминеральные; гидрослюдистые; каолинито-

вые; монтмориллонитовые.

Хемогенные и биогенные: алюминистые; железистые; мар-

ганцовые; кремнистые; фосфатные; карбонатные; сульфатные;

галоидные.

Каустобиолиты: каменные угли; нефти; озокериты; ас-

фальты; горючие сланцы.

Рассматриваемая классификация базируется на различиях

генезиса основных составных частей пород. Класс обломочных

пород выделен на основании того, что их главная составная

часть — продукты механического разрушения — обломки гор-

ных пород и минералов. Глинистые породы выделены в само-

стоятельный класс вследствие специфики генезиса их со-

ставных частей — химического разложения алюмосиликатов,

сопровождающегося образованием глинистых минералов, пере-

отложения глинистых минералов, освободившихся при вывет-

ривании глинистых толщ и тончайшего механического раздроб-

ления химически стойких минералов. Хемогенные и биоген-

ные породы объединены в один класс. Основанием для этого

послужило то, что и те и другие могут иметь одинаковый хи-

мический и минеральный состав, при этом хемогенная и био-

генная (минеральная) части часто находятся совместно и

в случае тонкого раздробления биогенная часть неотличима от

химической. К классу каустобиолитов относятся биогенные по-

роды, состоящие из продуктов преобразования органического'

вещества.

Каждый из выделенных классов пород занимает в страти-

сфере неравнозначное положение. Наиболее распространены

глинистые породы (по ориентировочной оценке 55—60 %); при-

мерно равное положение занимают класс обломочных пород и

класс хемогенных и биогенных пород (по 20—25 %). Неболь-

шая часть (не более 2%) приходится на каустобиолиты.

Как уже отмечалось, осадочные породы могут состоять из

нескольких составных частей. Для отнесения породы к тому

или другому классу (или подклассу) основанием служат коли-

чественные соотношения между этими частями. К обломочным

относят породы на 50% и более состоящие из обломочного ма-

териала; соответственно в класс хемогенных и биогенных по-

род включены породы, содержащие более 50 % химических и

биогенных компонентов; глинистые породы состоят на 50 % и

более из глинистых минералов и пелитовой части. Класс ка-

устобиолитов

представляют породы, практически целиком со-

стоящие из продуктов преобразования органического вещества.

Имея в виду поликомпонентность, близкие по составу породы

могут оказаться в различных классах. Например, песчаники

В данной книге этот класс пород не рассматривается, поскольку в ву-

зах нефтегазового профиля он изучается в специальном курсе «Геология и

геохимия нефти и газа».

известковые и известняки песчаные, или опоки и алевролиты

с опаловым цементом.

Название пород определяется по преобладающему компо-

ненту. Например, при содержании в породе более 50 % галек

ее называют галечником (если она рыхлая) или конгломера-

том (если порода сцементирована). В тех случаях, когда по-

роду составляют два компонента, присутствующие, примерно,

в равных количествах, применяют двойное название, например,

песчано-глинистая порода, известково-алевритовая порода

и т. д. При наличии в породе существенных количеств трех

компонентов, например: песок мелкий — 60%, кальцит — 25%,

глина—15%, в название включаются все три. Такая порода

называется песчаник мелкозернистый, глинисто-известковый

(из компонентов-примесей количественно преобладающий в на-

звании располагается последним).

§ 2. ТЕКСТУРА, СТРУКТУРА,

ЦВЕТ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Строение осадочных пород характеризуется текстурой и

структурой.

Текстура — это черты строения осадочной горной породы,

определяемые способом выполнения пространства, расположе-

нием составных частей и ориентировкой их относительно друг

друга. Текстура породы формируется с этапа накопления

осадка. Возникшие в процессе осадконакопления первичные

текстуры отражают состояние среды в момент накопления оса-

дочного материала и результаты ее взаимодействия с осадком.

Они могут трансформироваться в постседиментационные ста-

дии. Вторичные текстуры возникают в уже сформировав-

шейся горной породе при процессах катагенеза, гипергенеза

и метагенеза.

Текстуры в значительной степени предопределяют многие

физические свойства пород, в том числе неодинаковые в раз-

ных направлениях прочность, сжимаемость, фильтрационную

способность и т. д. Изучают текстуры, в основном, визуально —

в обнажениях, штуфах, образцах керна, иногда и под микро-

скопом.

Структура осадочной породы —это особенности ее строения,

которые определяются размером, формой, степенью однород-

ности составных частей, а также количеством, размером и сте-

пенью сохранности органических остатков. Элементы структуры

породы формируются на протяжении всех этапов образования

и жизни породы. Наиболее чувствительны к изменению струк-

туры хемогенная и биогенная составляющие пород, впрочем

с увеличением глубины залегания структура изменяется и за

счет обломочной части. Структура отражается на свойствах

породы, в частности она в значительной мере влияет на ее спо-

собность аккумулировать флюиды (нефть, газ, воду) и отда-

вать их при разработке месторождений.

Текстуры. Текстуры пород отчетливо видны в обнажениях

и шурфах, поэтому в большинстве случаев нет проблемы в их

определении. Сложнее обстоит дело при изучении разрезов сква-

жин. Вследствие ограниченного извлечения керна и малого раз-

мера образцов, наличие некоторых текстур фиксируется редко,

а видовая принадлежность других не всегда устанавливается

достоверно. Различают текстуры поверхности слоя и внутри-

слоевые.

Текстуры поверхности слоя возникают на поверх-

ности осадка при кратковременном изменении состояния среды

осадконакопления, при выпадении осадков и жизнедеятельно-

сти организмов. Последующие изменения состояния среды не-

редко приводят к их полному уничтожению. В связи с этим

необходимое условие сохранения таких текстур — быстрое за-

хоронение их под новыми осадками. К текстурам поверхности

слоя относятся знаки ряби, трещины усыхания, отпечатки ка-

пель дождя, града, пузырьков газа, следы жизнедеятельности

животных.

Знаки ряби представляют собой систему параллельных ва-

ликов на поверхности осадка, перпендикулярных направлению

водного или воздушного потоков (см. рис. 93). Они образуются

на поверхности песчаных, алевритовых, глинисто-известковых

и доломитовых осадков. По особенностям формы различают

симметричные и асимметричные знаки ряби.

Асимметричные знаки образуются в воздушной и водной

средах под влиянием ветра или течений, а симметричная рябь

возникает в результате волнений. Эоловая рябь отличается

значительным преобладанием длины поперечного сечения ва-

лика над его высотой, тогда как у ряби течений эти величины

отличаются не столь резко. Длина волны ряби составляет пре-

имущественно 10—20 см, но иногда превышает 100 см. Рябь

волнений (симметричная) представляет собой чередование по-

логих желобков и острых гребней. Она возникает под влия-

нием колебаний водной массы преимущественно на небольших

глубинах (до 150 —200 м). Расстояние между гребнями ряби

волнений колеблется от единиц до десятков сантиметров, воз-

растая с увеличением глубины.

Трещины, усыхания образуются в глинистом или известко-

вом осадке, накопившемся в водной среде при последующем

высыхании его на воздухе. Заполнены полости трещин инород-

ным материалом. В плане трещины образуют многоугольники

(рис. 24), профиль — это клиновидные полости, простираю-

щиеся вниз от поверхности осадка. Глубина их проникновения

Рис. 24. Трещины усыха-

ния (светлое) в глинистом

осадке

Рис. 25. Отпечатки капель дождя на поверхности алевролита и их контр-

отпечаток (верхняя половина рисунка), 1/2 натуральной величины. Из кол-

лекции С. Н. Колядного

от долей сантиметра до метра и более. Ширина трещин на по-

верхности может достигать 3—5 см.

Отпечатки капель дождя и града представляют собой ок-

руглые углубления с бортиками по периферии. Диаметр отпе-

чатков до 12—15 мм (для града иногда и больше), глубина

до нескольких миллиметров. Образуются они преимущественно

на поверхности глинистых

осадков (рис. 25).

Следы выделения газов на-

поминают отпечатки капель

дождя. Диаметр их достигает

нескольких сантиметров. Вниз

от этих следов иногда идут ка-

налы, похожие на ходы чер-

вей. Следы выделения газов

сохраняются на поверхности

песчано-гл'инистых и глинисто-

алевритовых отложений.

Следы жизнедеятельности

животных сохраняются на

влажных, преимущественно

известковых или глинистых

осадках в виде отпечатков

лап, ног, следов ползания, во-

лочения хвостов и т. п. Они

часто сохраняются и после

преобразования осадка в по-

роду.

Знаки, связанные с дефор-

мацией поверхности осадка.

В результате деятельности

водных потоков, морских тече-

ний, волновых движений, перемещения различных предметов,

растворения кристаллов, жизнедеятельности животных и расти-

тельных организмов на поверхности осадка возникают желоба,

углубления, борозды, царапины и другие образования. После

перекрытия их тонкозернистыми (песчаными, алевритовыми,

глинистыми, известковыми и др.) отложениями на нижней по-

верхности нового пласта образуются слепки (барельефные

знаки), сохраняющиеся после литификации осадка.

Барельефные знаки, возникшие на нижней (реже верхней)

поверхности пласта, называют гиероглифы (иное написание

слова «иероглифы», что в переводе означает священные пись-

мена, поскольку природа многих из них долгое время остава-

лась неизвестной). Эти знаки (слепки), при правильной их ин-

терпретации, позволяют получить дополнительные сведения

об обстановке осадкообразования. На рис. 26 показан слепок

следов течения. Установлено, что своими суженными концами

следы направлены против течения.

Внутрислоевые текстуры весьма многообразны.

Наиболее распространены среди них слоистые и массивные,

реже встречаются текстуры, связанные с жизнедеятельностью

организмов, с оползневыми и другими явлениями.

Рис. 26. Гиероглифы. Слепок следов

течения на нижней поверхности из-

весткового алевролита,

натураль-

ной величины. Из коллекции

Н. Б. Ваосоевича

Массивная текстура характеризуется беспорядочным распо-

ложением в породе ее составных частей. Благодаря этому по-

рода имеет одинаковые физические свойства в различных на-

правлениях. При расколе образуются обломки неправильной

формы.

Слоистые текстуры обусловлены чередованием слоев не-

скольких разностей осадочных пород. Слоистость может быть

вызвана резким изменением размера обломочных частиц или

вещественного состава пород, одинаковой ориентировкой оса-

дочного материала, наличием в неслоистой толще на одном

стратиграфическом уровне осадочных образований, отличаю-

щихся от вмещающих пород (конкреций, скоплений органиче-

ского вещества, раковин и т. п.) и др. На основании особен-

ностей расположения осадочного материала в породах выде-

ляют горизонтальную и косую слоистость.

Горизонтальная слоистость — типичная текстура

осадочных пород. Она проявляется в том, что элементарные

слои ориентированы параллельно друг другу и плоскостям на-

слоения (см. рис. 17, 92 а). Такая слоистость образуется при

смене обстановок осадконакопления в условиях медленного,

равномерного движения или в состоянии относительного покоя

среды. На основании различий в толщине чередующихся слоев

выделяют следующие текстуры: массивнослоистые (толщина

каждого из слоев более 50 см), толстослоистые (более 5 см),

среднеслоистые (2—5 см), тонкослоистые (0,1—2 см) и микро-

слоистые (менее 0,1 см). Горизонтальная слоистость встреча-

ется в породах самого различного состава.

Косая слоистость менее распространена, чем горизон-

тальная. Она встречается преимущественно в песчаниках, алев-

ритовых и карбонатных породах. Характерные ее особенно-

сти— расположение элементарных слойков под углом к плос-

костям наслоения, при этом ориентировка слойков может

меняться на небольшом отрезке пути. Возникает этот тип сло-

истости в водной и воздушной средах. Косая слоистость очень

многообразна, поскольку она регламентируется многими фак-

торами: величиной и стабильностью скорости движения среды,

плотностью среды, уклоном поверхности, глубиной водоема,

количеством осаждающегося материала. Различают косую

слоистость прибрежно-морскую, дельтовую, речных русел, вре-

менных потоков, эоловую и другие (рис. 27). Их подробное

описание приводится в разделе II.

Текстуры подводного оползания могут сформироваться

в различных незатвердевших осадках, но наиболее характерны

они для тонкого переслаивания песчаных, алевритовых, глини-

стых или известковых отложений. Оползание осадков может

начаться при незначительном уклоне дна 1—3°. В результате

могут образоваться небольшие складочки размером от единицы

Рис. 27. Косая слоистость различных видов в современных (а) и древних

(б) осадочных толщах; масштаб линейки у рисунков соответствует 1 м

(по Л. В. Хабакову, 1951 г.).

/ — эоловая; // — периодических потоков; ///— крупных рек; IV — дельт; V—при-

брежно-морских течений

до десятков сантиметров (рис. 28), но могут возникнуть и круп-

ные складки размером в десятки и сотни метров.

Текстуры биогенные, возникшие в результате жизнедеятель-

ности организмов, широко развиты в современных и ископаемых

отложениях. Обычно такие текстуры возникают в глинистых,

известковых, алевритовых и песчаных осадках при деятельном

участии червей, илоедов, ракообразных, иглокожих, моллюсков,

некоторых водорослей и других организмов. Биогенные тек-

стуры чаще всего представлены норами и следами ползания,

.90