lito_kuznecov

ресортироваться на месте осаждения. В этом случае в шлифе нередко удается наблюдать две преобладающие размерные фракции с небольшим числом зерен промежуточных между ними размеров.

Значительно сложнее интерпретировать состав цемента для восстановления условий образования осадков. Так, состав химически осажденных минералов цемента — карбонатных, сульфатных, железистых и т.д. — характеризует время (стадию) и среду его образования, но, в общем виде, не среду осаждения обломочного материала. В большинстве случаев или по крайней мере часто эти минералы формируются на стадиях диагенеза и даже катагенеза, т.е. указывают на обстановки именно этих стадий, а не стадии седиментации. Вторая сложность заключается в том, что одинаковые по составу цементы могут формироваться в разных условиях. Так, весьма частый карбонатный цемент может образовываться в морских условиях (как он чаще всего и интерпретируется) и в субаэральных обстановках аридной зоны (наземные терригенные отложения пустынь и полупустынь обычно содержит до 10—15 % и более карбонатного материала). То же касается сульфатных цементов, которые, кстати говоря, часто вообще катагенетичны и обязаны своим образованием сложным геохимическим процессам взаимодействия пластовых вод и нефтей.

Сказанное заставляет с большой осторожностью использовать состав цементов для характеристики условий образования обломочных пород.

5.1.4. СИСТЕМАТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЛОМОЧНЫХ ПОРОД

Учитывая специфику выделения обломочных пород, их подразделение, систематика проводится по структурному принципу, и прежде всего по размерности слагающих их обломков. На этом основании выделяются отдельные группы пород, имеющих соответствующую структуру: пелитовые (с пелитовой структурой), алевритовые, псаммитовые и псефитовые. Термины эти были предложены разными авторами в разное время, но имеют общие греческие корни, хотя их смысл и граничные размеры не всегда оставались постоянными.

Термин «пелит» (от греч. pelos — глина, грязь) ввел К. Науманн в 1849 г. для частиц размером менее 0,005 мм. Пелиты как породы — это, по сути дела, глины.

260

Псаммиты (от греч. psammonos — песок) и псефиты (от греч. psephos — галька, камешек, мелкий камень) — термины, введенные А. Броньяром в 1813 г., в русской литературе употребляются ограниченно и соответствуют песчаным и грубо (крупно) обломочным породам. Наконец, алеврит (от греч. alevron — мука) — наиболее «молодой» термин — введен А.Н. Заварицким в 1930—1932 гг. для зерен, промежуточных между пелитом и песком.

Границы между этими группами не являются общепризнанными. В России, как и ранее в СССР, наиболее распространена десятичная основа, т.е. пелиты имеют размер частиц менее 0,01 мм, алевритовые зерна или частицы — 0,01 — 0,1 мм, песчаные (псамитовые) зерна — 0,1 — 1,0 мм и псефитовые — грубообломочные — более 1,0 мм (о других размерных границах — ниже).

Таким образом на первом этапе систематизации обломочных пород по структуре используется один показатель — размер частиц (зерен, обломков), на основе чего выделяются глинистые (пелитовые), алевритовые, песчаные и грубообломочные породы. Последние в свою очередь подразделяются по размеру обломков на более дробные группы с границами между ними опять-таки на десятичной основе (табл. 5.2). Пелитовые же породы, формально входя в эту систематику, являются глинистыми породами и в составе обломочных не рассматриваются.

Следующим после размера основанием для классификации является степень цементации. Так, алевриты и пески — это породы рыхлые, несцементированные, а алевролиты и песчаники — сцементированные. Разные названия сцементированных и несцементированных разностей имеют и грубообломочные породы.

Наконец, третье классификационное основание, вновь структурное, применяется для грубообломочных пород — это форма обломков, степень их окатанности. Так гравелиты и конгломераты состоят из окатанных обломков, дресвиты и брекчии — из неокатанных.

Приведенная классификация пород по размеру обломков имеет одно преимущество — простота и однозначность границ между группами, отличающихся ровно на порядок. Однако эта искусственность граничных размеров вызывает и существенную критику, особенно в определении границ песчаной фракции и, в меньшей степени, алеврита — пелита.

Дело в том, что десятичная система подразделения является удобной, но искусственной, и каких-либо принципиальных

261

Т а б л и ц а 5.2

Классификация обломочных и глинистых пород по структурным признакам (размер и форма обломков)

Размер обломков, MM

1000

-500

-250

100

-5 0

-2 5

10

- 5

- 2 , 5

1,0

Название обломков

неокаокатантанные ные

Глыба

Отлом Валун

I

Щебень Галька

	Дресва Гравий
Обломки	(хрящ)
I

			Рыхлые (нецементированные)
	Группы	Стру-	породы
	пород	ктура сложенные		сложенные
			угловатыми	окатанными
			обломками	обломками
			Глыбник
			Отломик:	Валунник:
	Грубообломочные(псефиты)		крупный	крупный
			средний	средний
			мелкий	мелкий
		Псефитовая	Щебенка:	Галечник:
			крупная	крупный
			средняя	средний
			мелкая	мелкий
			Дресвяник:	Гравийник:
			крупный	крупный
			средний	средний
			мелкий	мелкий

Сцементированные породы

	сложенные углова-	сложенные
		окатанными об-
	тыми обломками
		ломками

Глыбовая брекчия Глыбовый конгломерат

Отломочная брекВалунный конглочия: мерат:

крупноотломная крупновалунный средиеотломная средневалунный мелкоотломная мелковалунный

Брекчия:	Конгломерат:
крупнощебе-	крупногалечный
ночная	среднегалечный
среднещебе-
ночная	мелкогалечный
мелкощебеноч-
ная
Дресвит	Гравелит:
крупнообло-	крупнообломоч-
мочный	ный
среднеобломоч-	среднеобломоч-
ный	ный
мелкообломоч-	мелкообломоч-
ный	ный

-0,5

-0,25

0,1

-0,05

-0,025

0,01

-0,005

Песчинка (песок)

(β S

α

ш

со Алеврит

Пелит

I Частицы

		ш
ш к		а
		§ SB
<	о		IQ
S 5S
О. о		со	U
иQ,<			н.
<	OJ
iS	я		0)
о	я	Qa	я
S	ν		η
5	о	β
5	S	2
S		3

Глинистые

О

H

SI яs

и

С

§

η

о

I

а

св

Пелитовая

Песок:

крупнозернистый

среднезернистый

мелкозернистый

Алеврит:

крупнозернистый

среднезернистый

мелкозернистый

Глины:

крупнопелитовые

тонкопелитовые

Песчаник:

крупнозернистый

среднезернистый

мелкозернистый

Алевролит:

крупнозернистый

среднезернистый

мелкозернистый

Уплотненные глины, аргиллиты: крупнопелитовые тонкопелитовые

изменений характера пород и их свойств на этих граница не происходит. Естественные же границы, где такие изменения имеются — иные. Прежде всего, статистически было установлено, что кривая распределения размерных фракций, построенная по массовым гранулометрическим анализам, имеет

два отчетливых	минимума	в интервалах	примерно 0,03 — 0,06
и 1,4 — 4,0 мм.	Это показывает, что породы, состоящие из зе-
рен размером	примерно	0,05 — 2,0 мм,	представляют собой

самостоятельную группу, резко отделенную от пород, сложенных обломками как меньшего (частицы), так и более крупного (обломки) размера. Указанные границы отражают прежде всего различные гидродинамические свойства частиц размером менее 0,05 мм, зерен размером 0,05 — 2,0 мм и обломков размером более 2 мм, а именно — разные условия и механизмы переноса и осаждения.

Примерно на этих границах происходят изменения гидродинамических характеристик отрыва и форм переноса частиц (соответствия законам Стокса, Рейнольдса и др.). Поэтому

обломки	крупнее 2 мм переносятся обычно путем волочения
по дну,	зерна	размером 0,06 — 2,0 мм — путем сальтации, а
более мелкие		— во взвешенном состоянии. Кроме того, зерна

размером менее 2,0 мм представлены обычно отдельными минералами, в то время как обломки большего размера — это обломки пород, т.е. соединенные вместе ассоциации ми-

нералов. В связи с этим породы с размером обломков	менее
2 мм характеризуются минеральным составом, а с	более
крупными — петрографическим составом обломков.	Меня-

ются и некоторые другие показатели, например физические свойства. Так, частицы менее 0,05 мм обычно никогда не окатываются. В сыпучих материалах с размером частиц более 2 мм капиллярный подъем воды полностью отсутствуют, а в более мелкозернистых — появляется.

При выделении группы псаммитовых (песчаных) пород в

указанных	границах (0,05 — 2,0 мм) они подразделяются уже
не на три разновидности (мелко-, средне- и крупнозерни-
стые), как	это указано в табл. 5.2, а на пять: 0,05 — 0,1 мм —

тонкозернистые; 0,1—0,25 мм — мелкозернистые; 0,25 —

0,5	мм — среднезернистые; 0,5—1,0 мм — крупнозернистые;
1,0	— 2,0 мм — грубозернистые. Соответственно дресвяно-

гравийные породы подразделяются не на три, а на две разновидности — мелкообломочные (2 — 5 мм) и крупнообломочные (5-10 мм).

Граница между алевритовыми зернами и пелитовыми частицами, равная 0,01 мм, также искусственна — механизмы

264

переноса и осаждения изменяются при размере частиц где-то около 0,002-0,005 мм.

Граница на уровне 0,004 — 0,005 мм, а не 0,01 мм, фиксируется резким изменением таких свойств, как пластичность, временное сопротивление сжатию и усадке, сорбционной способности и др. Кроме того, частицы меньшего размера представлены в основном глинистыми минералами, в то время как в более крупных преобладают кварц и неглинистые силикатные обломочные материалы.

Подобные подразделения, основанные на «естественных» границах, постепенно входят в практику литологов (Рухин, 1969; «Систематика и классификация...», 1998; Фролов, 1993; Шванов, 1969 и др.).

Надо отметить, что в зарубежных классификациях десятичная шкала с границами классов 0,1; 1,0; 10 (и т.д.) практически не используется. В немецкой научной литературе в качестве границы между типами пород принимались величины, кратные двум, т.е. 0,002; 0,02; 2 мм и т.д. (табл. 5.3). В американской и английской, а в настоящее время практически и во всей зарубежной литературе используется так называемая шкала «Фи» — φ, или шкала Уэнтворта (Wentworth). В этой шкале границы фракций определяются геометрической прогрессией со знаменателем прогрессии 2, а начальный размер принимается равным 1. Другими словами, фракции подразделяются на логарифмически равные интервалы, что удобно при графических построениях. Для того чтобы перейти от дробных значений границ фракций В. Крамбейн заменил их логарифмом, взятым с обратным знаком. Отрицательные значения логарифма взяты для того, чтобы фракции наиболее распространенных пород — песчаников, алевролитов и глин — были бы положительными величинами (табл. 5.3).

В качестве			примечания к приведенной таблице следует
заметить,		что	в английском языке термин гравий (gravel)
имеет два		значения. В широком смысле (s. 1.) — это все об-
ломки	крупнее			2 мм, т.е. включают гравий, гальку,	валуны
(и т.д.)	русских			классификаций. Сцементированная	порода,

состоящая из обломков такого размера, называется конгломератом. В узком смысле (s. sir.) — это обломки размером 2 — 4 мм в США (синоним granule) и 2 — 10 мм в Англии. Вместе с тем в ряде английских классификаций для гравия также принят американский стандарт 2 — 4 мм.

Таким образом, к песчаной фракции относятся зерна размером от 0,06 до 2,0 мм. Соответственно английское silt не строго соответствует русскому алевриту.

265

Классификация обломков в англоязычной и немецкой литературе

		Еди-
	Размеры, мм	ницы
		шка-
		лы φ
	2048	- 1 1
	1024	- 1 0
	512	- 9
	256	- 8
	128	- 7
	64	- 6
	32	- 5
	16	- 4
	8	- 3
	4	- 2
	2	- 1
	1	0
	1/2(0,5)	+1
	1/4(0,25)	+2
	1/8(0,125)	+3
	1/16(0,0625)	+4
	1/32(0,0313)	+5
	1/64(0,0156)	+6
	1/128(0,0078)	+7
	1/256(0,0039)	+8
	1/512(0,0020)	+9
	1/1024(0,00098)	+10

Название классов

в английской литературе (Bkair, McPherson, 1999: Pettijohn, 1977)

		Очень крупные глыбы
	U	Very coarse boulder
		Крупные глыбы
	Ш
	тэ	Coarse boulder
	3	Средние глыбы
	о
	CQ	Medium boulder
		Мелкие глыбы
		Fine boulder
	Cob-	Крупные валуны
Φ		Coarse cobble
	ble	Мелкие валуны
>

ΞFine cobble

ООчень крупные гальки Very coarse pebble

3	Крупные гальки
	Coarse pebble
Φ	Средние гальки
α.	Medium pebble
	Мелкие гальки
	Fine pebble
Gran-	Очень	мелкие	гальки
ule	(гравий)
	Very fine pebble
	Очень	крупный (гру-
	бый) песок
	Very coarse sand
	Крупный песок
Sand	Coarse sand
	Средний песок
	Medium sand
	Мелкий песок
	Fine sand
	Очень мелкий		(тонкий)
	песок
	Very fine sand
	Крупный силт
	Coarse silt
	Средний силт
	Medium silt
сл	Мелкий силт
	Fine silt
	Очень мелкий		(тонкий)
	силт
	Very fine silt

Clay

в немецкой Раз- литературе меры,

(W. Engel- MM hardt)

15

ш

IУ

о

m

	200,0
	<я
	Φ
	3
	tΌ
Kies	20,0
	Φ
	2α
	φ
	UU
	2,0
	Ό
	Я
	IA
	Χ)
	O
	ι-.
•Ό	U
с	0,2
я
сл	•σ
	§
	Ul
	α
	'Φ
	Ц*
Л	0,02

S

U сГ 3 ο

U сл

-	0,002
Ton (Fein	ton)

266

Кроме обычных терминов типа песчаников, конгломератов (и т.д.) в зарубежной литературе нередко используются и некоторые синонимы. Так, А. Грэбо в 1904 г. ввел термин «рудит» (rudit) для сцементированных пород, размер обломков которых более 2 мм, т.е. это определенный синоним термина псефит и охватывает гравелиты и конгломераты русской терминологии. Для псаммитов (песчаников с небольшим содержанием глинистого цемента в принятых на западе границах 0,06 — 2,0 мм) нередко используется его же термин «аренит» (arenite) (см. также раздел 5.2.2.). Для грубообломочных несортированных пород со значительным количеством песча- но-глинистого наполнителя (матрикса) используются предложенные Р. Флинтом термины «диамиктон» (diamicton) для нелитифицированных и «диамиктит» (diamictite) для литифицированных разностей. К таковым относятся, например, морены и их древние аналоги — тиллиты.

Следующий уровень деления обломочных пород — вещественный, т.е. классификация идет на основе состава обломков и зерен. При однотипности подхода все же характеристика грубообломочных и песчано-алевритовых пород несколько различна. Уже отмечалось, что обломки грубообло-

мочных пород — это, как правило,			обломки пород,		а зерна
песчаной и тем более алевритовой			размерности,	опять-таки,
как	правило, — это уже	минералы,	так как исходная мате-
ринская порода дезинтегрирована до минерального					уровня.
В связи с этим грубообломочные			породы подразделяются
по	петрографическому	составу	обломков,	а	песчано-
алевритовые — преимущественно по			минеральному.

Это различие, однако, не является абсолютным. Так, существуют, хотя и редки, кварцевые практически мономинеральные конгломераты, образующиеся при разрушении

пород в условиях	активного	химического	выветривания,
в результате чего	остается	практически	один кварц,

обычно жильный. В песчано-алевритовых породах также встречаются зерна, сложенные обломками пород, особенно эффузивных.

Для геологов-нефтяников наиболее важны именно песча- но-алевритовые породы, в основу всех вариантов классификаций которых по вещественному составу положен принцип однородности или неоднородности минерального состава зерен. Как правило, выделяются три семейства пород.

1. Мономинеральные, или мономиктовые, в которых один минерал составляет 90—100 %, т.е. содержание других компонентов не превышает 10 %. По сути дела единственным

267

представителем этого семейства являются кварцевые пески, песчаники и алевролиты;

2.Олигомиктовые (малосмешанные) породы, состоящие из одного преобладающего минерала, содержание которого составляет от 75 — 90 %, но примесь других компонентов достигает уже 10 - 25 %.

Среди мономинеральных и олигомиктовых пород кроме кварцевых имеются и другие, но это редкие исключения из общего правила. Например, на гвинейском острове Aoc имеется кольцевой плутон нефелиновых сиенитов, и пляжевый песок этого острова сложен обломками кристаллов нефелина. Современные пески пустыни Уайт Сандз в штате НьюМексико США состоят из чистого гипса. В аптских песчаниках Западного Предкавказья в районе Адыгейского выступа содержание глауконита составляет 40 — 50 % и иногда достигает 70 %, а в песчаниках селения Глинск Львовской области оно даже до 90 %. Некоторые каменноугольные песчаники Прибалхашья содержат до 80 — 95 % полевых шпатов.

3.Полимиктовые, или полиминеральные, поликомпонентные породы, наиболее разнообразные по составу обломков, в которых содержание ни одного минерала не превышает 75 %.

Между олигомиктовыми и полимиктовыми иногда выделяют еще семейство среднесмешанных — мезомиктовых пород, однако границы этой группы менее определенные и у разных авторов часто различны.

Полимиктовые породы в свою очередь подразделяются на две большие группы — аркозы и граувакки.

Термин «аркоз» был введен А. Броньяном в 1823 г. для крупнозернистых песчаников, состоящих из кварца и полевых шпатов с глинисто-слюдистым цементом. Аркозы — это полиминеральные породы, в которых кроме кварца присутствуют полевые шпаты и иногда обломки кислых интрузивных пород. Другими словами, это продукты разрушения гранитоидов. Подобный состав обломочной части обусловливает обычно светлый цвет этих пород.

Граувакки (термин народный — так жители Тюрингии и Саксонии называли серые (grau — серый) глинистые песчаники; в научной литературе использован впервые А. Вернером в 1767 г. при характеристике песчаников кульма в горах Гарца) — это породы, в которых существенную, а часто определяющую роль играют не минералы, а обломки пород, прежде всего эффузивных, причем преимущественно основного и среднего состава, а также обломки основных же интрузивных пород. Как правило, граувакки содержат большое коли-

268

чество глинистого цемента, и в американской литературе повышенная глинистость (наличие «матрикса») используется как одно из определяющих свойств граувакки. Вообще термин «граувакки» часто достаточно многозначен и имеет много оттенков. Общим является указанный выше состав, который свидетельствует о том, что источником обломочного материала в значительной степени служили основные, обычно эффузивные магматические породы. Состав обломочного материала определяет серый и темно-серый цвет породы, что и зафиксировано в ее названии.

Графически эту классификацию, основанную на различных сочетаниях трех компонентов — кварца, полевых шпатов

иобломков пород — изображают в виде треугольных диаграмм, вариантов которых достаточно много. На рис. 5.5 изображен один из относительно простых и в то же время наглядных и удачных вариантов такой классификации.

Уже из характеристики основных семейств песчаноалевритовых пород видно, что в каждой из них заключен определенный генетический смысл, что графически отражено и на указанном рисунке.

Граувакки — это породы, образующиеся при разрушении различных, в том числе основных и средних магматических пород, преимущественно эффузивных. При этом химическое выветривание, равно как и перенос, были ограничены. Это способствовало сохранению таких неустойчивых в экзогенных условиях компонентов, как основные эффузивы и минералы основных интрузивных пород. Граувакки формируются

ираспространены обычно в горно-складчатых областях, зонах интенсивного вулканизма, т.е. в геосинклинальных зонах по старой терминологии, или в краевых частях океанов, районах островных дуг, зонах субдукции и обдукции.

Аркозы также образуются в условиях слабого химического выветривания и при относительно кратком переносе, но источником сноса служили уже интрузивные образования преимущественно кислого состава. Эти породы более характерны для континентальных блоков — платформ.

По мере переноса наименее устойчивые компоненты разрушаются за счет механического истирания и химического разложения и породы последовательно обогащаются устойчивым кварцем. При этом граувакки переходят в кварцевые или полевошпатово-кварцевые граувакки, а затем олигомиктовые и даже мономиктовые породы. В аркозах аналогичным образом исчезают полевые шпаты, и они в итоге также превращаются в мономинеральные кварцевые породы.

269