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

Подождите немного. Документ загружается.

стые породы могут образовываться в различных условиях, но

обычно в водной среде. В связи с этим среди них выделяют

морские, дельтовые, лагунные, озерные, болотные, речные пой-

менные. Наибольшим распространением пользуются морские

глинистые породы.

Морские глинистые породы широко распространены в отло-

жениях различного геологического возраста. В значительной

своей части они полиминеральны, что свидетельствует об алло-

тигенности большей части глинистых минералов. Кроме глини-

стых минералов в составе глин большое количество обломоч-

ного пелитового материала в виде кварца, полевых шпатов,

слюд, нередко присутствуют обломки алевритовой размерно-

сти. Характерная особенность глинистых пород — повышенные

содержания тонкодисперсного сапропелевого или гумусового

органического вещества, что придает породам сероцветную

окраску различной интенсивности. При содержании органиче-

ского углерода более 3—4 % породы приобретают черную

окраску. Присутствие значительных количеств зеленой гидро-

слюды придает породам зеленовато-серый или голубовато-

серый цвет. Весьма обычной примесью в глинистых породах

является кальцит. Химический состав морских глинистых

пород близок к среднему химическому составу пород лито-

сферы.

Морские глинистые породы формировались во внутрикон-

тинентальных и открытых морях — там, где даже при сильных

волнениях не происходило интенсивное взмучивание осадков.

В современных условиях глинистые осадки накапливаются

также на континентальном склоне, в океанической абиссаль-

ной равнине и глубинных желобах. Среди современных океа-

нических глинистых отложений на глубинах, превышающих

4,5—5 км, широко развиты шоколадно-бурые глины, известные

в литературе как красные глубоководные глины.

Глинистые породы, содержащие тонкодисперсное рассеян-

ное органическое вещество, часто содержат повышенные кон-

центрации некоторых малых элементов — урана, ванадия, мо-

либдена, никеля, кобальта, меди, причем нередко наблюдается

прямая количественная зависимость между органическим уг-

леродом и этими элементами.

Иногда среди морских глинистых образований встречаются

почти мономинеральные, монтмориллонитовые глины, изве-

стные под названием бентониты. Это светлоокрашенные кре-

мовые, светло-зеленые или желтовато-серые породы. При не-

значительной мощности — от единиц до десятков сантиметров,

редко несколько более, они имеют широкое распространение

по площади. Считают, что такие монтмориллонитовые глины

возникли в результате гальмиролиза вулканического пепла.

Морские глинистые породы распространены, как правило,

121

регионально. Они залегают в виде пластов различной мощно-

сти и осадочных толщ в несколько сотен метров.

Дельтовые глинистые породы по минеральному составу от-

носятся преимущественно к полиминеральным, хотя среди них

встречаются и гидрослюдистые. В этих породах доля пелито-

вого материала и алевритовых частиц больше, чем в морских.

По мере удаления от устья реки роль обломочного материала

в глинах понижается. Нередко в дельтовых глинистых породах

наблюдаются микрослои, обогащенные песчано-алевритовым

обломочным материалом, что, по-видимому, связано с сезон-

ным изменением режима рек. Окраска пород серая и темно-

серая— определяется присутствием обугленного аллохтонного

и автохтонного органического вещества. Геологические тела,

слагаемые дельтовыми глинистыми породами, представляют

собой пласты непостоянной мощности на дальних окончаниях

дельты и линзы, разделяемые друг от друга песчано-алеврито-

выми породами. Мощность глинистых отложений колеблется

от единиц до нескольких десятков метров.

Лагунные глинистые породы формируются в гумидных и

в аридных условиях. В глинистых породах опресненных лагун

один из основных глинистых минералов — гидрослюда, хотя

присутствуют также каолинит и монтмориллонит. В лагунных

глинистых породах присутствует часто повышенное количество

органического вещества гумусового или сапропелевого ряда.

Окраска пород серая, темно-серая, черная. Обломочный мате-

риал присутствует в незначительном количестве; карбонатная

часть содержится обычно лишь в глинистых породах сформи-

ровавшихся в условиях аридного климата, в щелочной обста-

новке. В этих случаях в глинах встречаются остатки пресно-

водной или морской фауны и флоры.

Глины засолоненных лагун слагаются гидрослюдами, хлори-

том, монтмориллонитом, а также палыгорскитом и сепиолитом.

В них могут присутствовать аутигенные минералы, характер-

ные для аридных обстановок осадкообразования: кальцит, до-

ломит, гипс, ангидрит, эпсомит и другие. Фаунистические

остатки в таких породах обычно отсутствуют. Геологические

тела, сформированные глинистыми лагунными отложениями

нередко имеют удлиненную форму и ориентированы парал-

лельно береговой линии. Мощность лагунных глин измеряется

единицами и первыми десятками метров.

Озерные глины чаще всего полиминеральны. В них встре-

чается весь комплекс типов глинистых минералов — каолини-

товые, монтмориллонитовые, гидрослюдистые, хлоритовые. Опи-

саны также каолинитовые озерные образования. Породы

обычно содержат незначительную примесь алевритового мате-

риала. Они могут быть сероцветными и красноцветными. Ce-

роцветная окраска характерна для пород, сформировавшихся

122

в областях гумидного климата, особенно в прибрежных частях

озер, где интенсивно развита растительность, разложение ко-

торой способствует поддержанию восстановительной обста-

новки. В засолоненных водоемах аридной климатической зоны

нередко образуются красноцветные и пестроцветные глины по-

лиминерального состава (монтмориллонит, сепионит, хлорит,

гидрослюда и др.). Встречаются при этом и сероцветные глины.

В качестве примесей в глинистых породах аридного климата

присутствуют кальцит, доломит, сульфаты, хлориды и оксиды

железа.

В центральных участках глубоких озер глины нередко об-

ладают микро- или тонкослоистостью, что обычно связано с се-

зонными изменениями режима водоемов и вариациями поступ-

ления терригенного осадочного материала. В ледниковых озе-

рах образуются ленточные глины с четко выраженной тонкой

слоистостью. Глинистый материал представляет собой тонко-

дисперсные продукты физического разрушения материнских по-

род, которые поступают в водоем после таяния льда и снега.

Более крупные частицы взвеси быстрее, чем мелкие переходят

в осадок, образуя тонкий слоек алевритового осадка. Осажде-

ние пелитового материала, как известно, происходит очень

медленно и продолжается даже после ледостава, в результате

образуется тонкий слоек глины. С наступлением теплого пери-

ода времени все повторяется сначала.

Глины озерно-болотные слагаются глинистыми аллотиген-

ными минералами различного состава, но среди аутигенных

минералов встречается обычно только каолинит. Пелитовая

часть присутствует, как правило, в небольшом количестве.

В глинах этого типа часто наблюдается значительное количе-

ство обугленных растительных остатков и тонкодисперсного

органического вещества, которые придают породам темно-се-

рый или черный цвет. Соединения железа представлены пири-

том и сидеритом.

Глины элювиальные разнообразны по составу глинистых

минералов, часто преобладает какой-либо один. В этих глинах

значительна примесь песчано-алевритового материала, нередко

более крупного. Элювиальные глины образуются в континен-

тальных условиях в результате механического разрушения и

химического разложения горных пород, залегают на месте об-

разования и поэтому в вертикальном разрезе наблюдается по-

степенный переход от глин к подстилающим материнским по-

родам, основа которых — алюмосиликаты. Примеси в глинах

представляют собой химически наиболее устойчивые минералы

(кварц, мусковит и др.). Элювиальные глины характерны для

областей теплого гумидного климата, хотя могут формиро-

ваться и в условиях умеренного гумидного климата. Слои-

стость в породах обычно отсутствует. Мощность варьирует от

123

сантиметров до десятков метров, в зависимости от интенсивно-

сти и продолжительности выветривания. Следует также учиты-

вать возможность частичного удаления продуктов выветри-

вания.

Глинистые породы имеют большое практическое значение

в различных областях нашей деятельности. Гидрослюдистые

глины широко используются для изготовления строительного

кирпича, черепицы, цемента. Разности с повышенной жаро-

стойкостью применяются для производства канализационных

труб, метлахских плиток, кислотоупорных изделий. Каолинито-

вые глины—важнейшая составная часть при производстве фа-

янсовых и фарфоровых изделий; жаростойкие разности глин

используются для изготовления жаростойкого кирпича. Широ-

кое применение каолинитовые глины находят в мыловаренной

и резиновой промышленностях как наполнитель; в парфюме-

рии эти глины являются важным компонентом при изготовле-

нии пудры, помады, кремов и т. д. Наконец, каолинитовые

глины используются для производства бумаги повышенного

качества. Монтмориллонитовые глины благодаря высокой ад-

сорбционной способности используются для очистки нефтепро-

дуктов, различных масел и других веществ. Они широко ис-

пользуются для приготовления промывочных жидкостей (гли-

нистых растворов), применяемых при бурении нефтяных и га-

зовых скважин. С помощью этих жидкостей укрепляются

стенки скважин и выносятся продукты разрушения (шлам).

Вопросы для самопроверки

1. Назовите главные группы глинистых пород и их распространенность.

2. Каков минеральный состав глинистых пород?

3. Перечислите характерные отличия глин и аргиллитов.

4. Расскажите о генезисе глинистых пород и местах преимущественного

накопления глинистых осадков.

5. Каково практическое значение глинистых пород?

Глава 10

ХЕМОГЕННЫЕ И БИОГЕННЫЕ ПОРОДЫ

Хемогенные и биогенные породы, согласно принятой в учеб-

нике классификации, образуют единый иерархический класс.

Они играют значительную роль в строении осадочной оболочки

планеты, составляя до 25 % всей массы осадочных пород. Наи-

более развиты карбонатные породы, широко распространены

соляные, остальные имеют ограниченное распространение. По-

роды этого класса практически все поликомпонентны, за исклю-

124

чением некоторых разновидностей известняков, доломитов и

солей. Они служат важным сырьем для выплавки металлов, на-

ходят широкое применение в строительном деле, химической

промышленности, сельском хозяйстве и других сферах дея-

тельности человека.

§ I. КАРБОНАТНЫЕ ПОРОДЫ

Карбонатные породы, вслед за глинистыми и песчано-алев-

ритовыми, относятся к числу наиболее распространенных. По

оценке разных авторов они составляют 15—20 % всей массы

осадочных образований. Основные составные части карбонат-

ных пород—кальцит (СаСОз) и доломит (СаМg(СО

)

Кроме того могут присутствовать арагонит, магнезит, сидерит.

Иногда в значительном количестве (до 50%) присутствует

глинистый материал. В некоторых разностях карбонатных по-

род встречаются обломочные зерна песчаной и алевритовой

размерностей, тонкодисперсное обугленное органическое веще-

ство, аутигенные кварц и халцедон, оксиды и сульфиды же-

леза, сульфаты и другие образования. К карбонатным поро-

дам относятся такие, в которых карбонатные минералы состав-

ляют 50 % и более. При всем многообразии карбонатных по-

род, наиболее характерны из них известняки, доломиты, мел,

мергели и смешанные известково-доломитовые образования.

Классификация и состав основных представителей карбонат-

ных пород приведен в табл. 20.

Известняк — одна из наиболее распространенных карбонат-

ных пород. Их основная составная часть — кальцит. Главней-

шие примеси в известняках представлены доломитом, магнези-

том, глинистыми минералами, тонкодисперсным органическим

веществом. Реже присутствуют алевритовый и песчаный мате-

риал (табл. 21), содержание которых незначительно в изве-

стняках платформенных областей, но может составлять не-

сколько десятков процентов в отложениях геосинклинальных

областей.

Окраска известняков весьма многообразна, но преобладает

серая различной интенсивности, что обычно определяется при-

сутствием разных количеств органического вещества — чем

больше последнего, тем темнее окраска. Нередко встречаются

светло-серые известняки с желтым, бурым, зеленым и розо-

вым оттенками. Нефтеносные известняки имеют черный или бу-

ровато-черный цвет.

Известняки имеют различное строение. Среди седименто-

генных текстур обычны массивная и слоистая. Вторичные тек-

стуры— стилолитовая, сутурная и более редкая — фунтиковая.

Структура пород определяется их генезисом, в соответствии

125

Таблица 20

Классификация карбонатных пород (по С. Г. Вишнякову)

Содержание

CaMg (CO

)

Порода ряда доло-

мит — известняк

Содержание,

CaCO

, %

Порода ряда извест-

няк — глина

Содержание

глины, %

0-5

Известняк

95—100

Известняк 0-5

5—25 Известняк доло-

митистый

75—95

Известняк глини-

стый

5-25

25—50

Известняк доло-

митовый

50-75 Мергель

25-50

50-75

Доломит извест-

ковый

25—50

Мергель глини-

стый

50—75

75-95 Доломит извест-

5—25

Глина известко-

75-95

95—100 Доломит

0—5

Глина

95—100

с этим различают биоморфные, детритовые, шламовые, зерни-

стые, обломочные и некоторые другие.

Физические свойства известняков, вследствие различий

в составе, структуре и текстуре изменяются в широком диапа-

зоне— есть очень плотные, прочные и наоборот—низкой плот-

ности, пористые, непрочные.

В стадию катагенеза кальцит в известняках может ча-

стично замещаться доломитом. Такие породы называют доло-

митизированными известняками, подчеркивая этим вторичность

явления.

По генетическим признакам различают три подгруппы из-

вестняков: биогенные, хемогенные и обломочные.

Биогенные известняки начиная с палеозойского времени

пользуются преобладающим распространением. Они состоят

в значительной части (более 30 %) из кальцитовых, реже ара-

гонитовых раковин, их обломков, скелетных образований ко-

раллов, криноидей и других организмов, внутренних слепков

раковин, остатков окаменевших водорослей, сложенных каль-

цитом. Кроме того в известняках присутствует значительная

доля хемогенного кальцита, а также обломочные и глинистые

минералы, органическое вещество. В зависимости от степени

сохранности органических остатков различают известняки био-

морфные и биогенно-обломочные (детритовые и шламовые).

Формы залегания биогенных известняков разнообразны—

пластовая, линзовидная, а также специфическая — характер-

ная только для данного типа известняков — в виде рифовых

тел, построенных скелетными кальцитовыми остатками пре-

имущественно бентосных, прикрепленных колониальных орга-

низмов— кораллов, мшанок, строматопор и др. Обычны в ри-

фовых постройках остатки брахиопод, пелеципод, иглокожих,.

126

Таблица 21

Химический состав карбонатных пород, %

Порода, место отбора образца

CaO MgO СО,

SiO

MnO

O +

+ N а

н. о.

Мел, Куйбышевская область

(по Л. В. Пустовалову)

52,10

1,15

41,2

3,26

0,95 0,70

— —

Следы

—

Белый мел, Англия (по Дж. Гринсмиту)

52,84

0,30 43,27

0,85

0,18

0,13 0,04

—

Известняк органогенно-шламовый,

нижний карбон, Прикаспийская впа-

дина

55,64

0,02

43,38

0,16

0,07

—

Следы —

Известняк разнозернистый, палеоген.

Ферганская долина

46,50

0,26

36,58 2,29

0,27

1,30

— —

—

12,68

Известняк, Мячково, Московская об-

ласть (по Л. В. Пустовалову)

53,25

0,59

39,95

Не опр. 0,11 0,08

—

— —

—

Мергель, верхняя юра, Прикаспий-

ская впадина

37,81 0,28 29,73

Не опр.

0,62

— — —

—

31,57

Доломит, Мячково, Московская область

(по Л. В. Пустовалову)

30,95

16,87

38,28 1,05 0,71

0,32

—

0,10 0,51

0,03

4,06

Доломит, средний карбон, Оренбург-

ская область

30,35 21,13

46,91

1,44

0,61

0,09

—

0,06

0,01

сине-зеленых водорослей. Пос-

ледние нередко образуют са-

мостоятельные постройки —

пласты строматолитовых из-

вестняков. Рифовые тела имеют

значительные размеры — пло-

щадь их распространения со-

ставляет от единиц до не-

скольких сотен квадратных

километров, а высота до 800—

1000 м. Современные барьер-

ные рифы протягиваются на

тысячи километров.

Биоморфные известняки

слагаются хорошо сохранив-

шимися раковинами и другими

скелетными остатками орга-

низмов, которые цементиру-

ются кальцитом различной

структуры (рис. 41). Размер

наиболее крупных фрагментов

(раковин) составляет от до-

лей миллиметра (форамини-

феры, остракоды и др.) до

нескольких сантиметров (гастроподы, пелициподы и другие).

Крупные остатки фауны легко обнаруживаются в полевых ус-

ловиях и поэтому сложностей в названии пород обычно не

возникает. Мелкие раковинки, обычно преобладающие в изве-

стняках, не всегда можно обнаружить без помощи микроскопа,

поэтому для точного названия породы необходимы лаборатор-

ные исследования.

Наиболее характерные скелетные образования в осадочных

карбонатных породах — кальцитовые раковины гастропод, пе-

леципод, брахиопод, фораминифер, остракод, фрагменты игло-

кожих, кораллов, известковых водорослей. Видовой состав

организмов—важный признак пород, поэтому он находит отра-

жение в названии биоморфных известняков, например корал-

ловые известняки, фораминиферовые известняки. Когда при-

сутствуют несколько видов фауны в значительном количестве,

породы соответственно называют гастроподово-фораминиферо-

вые, подчеркивая этим преобладание в известняках форами-

нифер.

Широко распространены в протерозое и нижнем палеозое

известняки, в строении которых важное место занимают ока-

меневшие остатки водорослей. Среди них выделяются строма-

толитовые известняки, образовавшиеся в результате жизнеде-

ятельности сине-зеленых и других водорослей. Формируются

Рис. 41. Биоморфный известняк

(гастроподовый) из коллекции

Т. А. Лапинской

128

такие известняки в прибрежных мелководных частях морских

бассейнов.

Биоморфные известняки выделяются среди других разно-

стей небольшим содержанием глинистого и обломочного мате-

риала.

Биогенно-обломочные (органогенно-обломочные) известняки

представляют собой породы, состоящие из обломков и оскол-

ков раковин, а также других скелетных образований. Сцемен-

тированы органогенные остатки хемогенным кальцитом. Струк-

тура хемогенного кальцита различна, однако имеется тенден-

ция перехода микрозернистых и тонкозернистых разностей

кальцита в более крупнозернистый с увеличением глубины за-

легания пород. Степень дробления минеральных органогенных

остатков различна, поэтому их разделяют на две подгруппы —

детритовые, состоящие из обломков крупнее 0,1 мм и шламо-

вые, состоящие из обломков мельче 0,1 мм. Детрит иногда

дает возможность установить видовую принадлежность фауны.

По органогенному шламу этого сделать практически невоз-

можно. Скелетные остатки планктонных организмов (форами-

ниферы, кокколиты и др.) имеют лучшую сохранность, чем

бентосные.

Биогенно-обломочные карбонатные породы образуются за

счет материала, перенесенного течениями и волнениями. Гид-

родинамическая активность среды способствовала дроблению,

окатыванию и ориентированному расположению остатков фа-

уны в осадке. Подвижность среды обусловила и более высо-

кие, чем в биоморфных породах, содержания обломочного и

глинистого материала.

Хемогенные известняки слагаются преимущественно хемо-

генным кальцитом, хотя в них могут присутствовать кальцито-

вые и арагонитовые остатки фауны и флоры. В качестве при-

месей в хемогенных известняках возможно присутствие алев-

рита, песка, глинистых частиц и обугленного тонкодисперсного

органического вещества. Высокие содержания обломочной ча-

сти характерны для известняков, образовавшихся в геосинкли-

нальных областях и межгорных впадинах. Например, в неко-

торых разновидностях хемогенных палеогеновых известняков

из Ферганской долины содержится до 30 % песка и алеврита.

Окраска преимущественно сероцветная, различной интенсив-

ности, определяемая, в основном, присутствием обугленного

органического вещества и рассеянных сульфидов железа.

Структура различна. На стадии диагенеза формируются мик-

розернистые (пелитоморфные) разности, которые позднее, при

погружении на умеренные и большие глубины, в результате

перекристаллизации превращаются в более крупнозернистые.

IIa стадии метагенеза структура известняков становится гру-

бозернистой, мраморовидной.

5 Заказ № ПЗЗ

129

Рис. 42. Известняк крупно-оолитовый. Увел. 40, поляроид 1, Северный Кав-

каз. Из коллекции И. А. Лазаревич

Характерная структура хемогенных известняков оолитовая

(рис. 42). Оолиты представляют собой шаровидные или эллип-

соидальные образования размером 0,1 —1,0 мм, иногда крупнее,

состоящие из кальцита. В их разрезе наблюдаются кон-

центрические окружности. В центре оолитов находятся обло-

мочные алевритовые, реже песчаные зерна, обломки ракови-

нок различной фауны или сгустки пелитоморфного кальцита.

В конкретной карбонатной породе величина оолитов, примерно,

одинакова, однако вследствие того, что при изготовлении шли-

фов оолиты рассекаются в разных частях (через центр или ок-

раинные части) при изучении пород под микроскопом созда-

ется впечатление о значительных вариациях размера оолитов

в одном образце. При перекристаллизации оолиты часто пре-

вращаются в сферолиты с тонкой радиально-лучистой струк-

турой. Под микроскопом, при скрещенных поляроидах на фоне

этих образований наблюдается темный крест, балки которого

ориентированы параллельно колебаниям света в поляризаторе

и анализаторе. В названии хемогенных пород отражается их

структура. Например, известняк микрозернистый, известняк

оолитовый и т. д. Для хемогенных известняков характерна пла-

стовая форма тел.