lito_kuznecov

Рис. 5.5. Классификация песчано-алевритовых пород по их минерально-петрографическому составу (по В.Н. Шванову, 1987).

Стрелками показаны направления «созревания» обломочного материала в зоне седиментогенеза

Подобное «созревание» пород, упрощение их вещественного состава происходит при длительном переносе и более результативно — при неоднократных перемывах ранее образовавшихся осадочных пород и переотложениях этого материала, что и ведет к последовательному исчезновению малоустойчивых компонентов и относительному обогащению оставшихся зерен устойчивым кварцем.

5.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ОБЛОМОЧНЫХ ПОРОД

5.2.1. ГРУБООБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ

К грубообломочным относятся породы, основу которых составляют обломки размером более 1 мм (иногда дресвяно-гравийные породы, размер обломков которых составляет 1 — 10 мм, выделяют как породы крупнообломочные). К этому определению необходимо сделать одно примечание. Крупные обломки соответствующего размера, определяющие отнесение породы к той или иной группе — галечных и валунных конгломератов, гравелитов и т.д., по объему и массе обычно составляют более 50 % породы, т.е. соответствуют основным принципам подразделения пород по количеству основного компонента. Что касается числа обломков и зерен, то оно, как правило, значительно ниже 50 %. Большее количество обломков имеет размер меньше того, которое определяет название породы, и они располагаются между крупными обломками.

Грубообломочные породы подразделяются по величине обломков, степени их окатанности и цементации.

В общем виде грубообломочные породы, как правило, состоят из трех составных частей — обломков соответствующего размера, определяющих выделение того или иного типа (конгломерат, дресвит и т.д.), обломочного же, но более мелкозернистого материала, располагающегося между крупными обломками, и растворимых компонентов (карбонатов, гидроксидов железа и др.). Именно для грубообломочных пород в максимальной степени применимы рассмотренные в предыдущем разделе понятия «матрикс» и «цемент». Матриксом в данном случае будет заполнитель — более мелкие обломки, зерна и частицы, в том числе глинистые, а цементом — растворимые соединения. В отечественной литературе обе эти составные части называют цементом и, например, описывают

271

мелкогалечный конгломерат с песчано-глинистым цементом. Справедливости ради надо отметить, что этот материал не всегда является цементом. Например, четвертичный аллювий горных рек представлен галечником и большим количеством песчано-алеврито-глинистого материала, т.е. породой не сцементированной. Аналогична ситуация с брекчией пролюви- ально-делювиальных отложений.

Поскольку обломки грубообломочных пород крупные, они

вабсолютном большинстве случаев представлены не отдельными минералами, а их закономерными ассоциациями — породами, т.е. обломками интрузивных, эффузивных, жильных, метаморфических и реже осадочных пород. Среди последних наиболее распространены относительно прочные породы — песчаники, известняки и доломиты, реже аргиллиты (достаточно частые глинистые сланцы являются уже породами метаморфическими, хотя и начальных стадий метаморфизма). В связи с этим при использовании терминов «мономиктовые», «олигомиктовые» и «полимиктовые» следует помнить, что они

вподавляющем большинстве случаев отражают соответствующие ассоциации не минералов, а пород. Наиболее распространенными являются полимиктовые разности, в которых обломки представлены разными по составу и происхождению породами (рис. 5.6). Менее распространены олигомиктовые и еще реже — мономиктовые грубообломочные породы. В последних обломки представлены обычно кварцем. Таковы, например, нижнеюрские конгломераты и гравелиты Центрального Предкавказья (район Кавказских минеральных вод и Карачаево-Черкессии). Моно- и олигомиктовыми являются докембрийские золотоносные и ураноносные конгломераты Витватерсранд в Южной Африке и некоторые другие.

Цвет грубообломочных пород обычно определяется цветом слагающих его обломков. Так, брекчии и конгломераты (и их несцементированные разности), образующиеся при разрушении основных эффузивных пород, обычно темноцветные. Эти же породы, состоящие из обломков гранитоидов и гнейсов, более светлые — розовато-серые и красновато-серые. Поскольку грубообломочные породы формируются в наземных или крайне мелководных условиях с активной гидродинамикой — исключая эдафогенные образования — (см. ниже раздел 5.2.3), они часто содержат соединения гидроксидов железа, которые придают им определенный желто-красный оттенок.

Грубообломочные породы в разрезах образуют пласты и пачки, залегающие либо в основании осадочных серий (ба-

272

Рис. 5.6. Гравелит полимиктовый с алеврито-глинистым цементом. Обломкн кварцитов, кремнистых и серицитовых сланцев хорошо окатаны. С анализатором. Альб. Западный Узбекистан

зальные конгломераты), либо внутри их (внутриформационные конгломераты). Мощности таких отложений составляют обычно не более метров или первые десятки метров. В то же время в горно-складчатых областях, в межгорных впадинах мощности грубообломочных отложений могут достигать сотен и даже тысяч метров, правда, в последнем случае они переслаиваются с крупнозернистыми песчаниками и песчанистыми глинами (бактрийские и массагетские отложения олигоцена — плиоцена Ферганской депрессии).

Грубообломочные породы, по сути дела, — начальные продукты осадочного процесса, которые к тому же образуются в условиях расчлененного рельефа.

Грубообломочные породы, сложенные неокатанными обломками — щебенка и брекчии, — это отложения обвалов, осыпей, т.е. в массе своей предгорные склоновые образования. В меньшей степени это брекчии карстовых провалов и обрушений. Особую группу образуют тектонические брекчии, возникающие в зонах тектонических разломов и пере-

273

мещений блоков породы. Отнесение этих брекчий к осадочным образованиям весьма условно.

Весьма специфическую группу пород представляют так называемые импактные брекчии, т.е. породы, образовавшие-! ся в результате удара о земную поверхность крупного метео-| рита или даже астероида. В настоящее время на Земле установлено более двух сотен астроблем — кратеров — следов! удара метеоритов, где имеются подобные породы. При всем вполне объяснимом интересе к этим породам ясно, что коли-i чественное значение их ничтожно.

Грубообломочные породы, сложенные окатанными обломками, — это образования, претерпевшие уже водный перенос и обработку в водной среде. Это флювиогляциальные отложения и отложения горных рек, горных озер, а также пляже-! вые и прибрежные озерные и морские отложения районов с горным или, по крайней мере, расчлененным рельефом бере-| говой зоны. Таковы, например, галечные пляжи Черного мо-! ря. Грубый материал частично приносится реками с Кавказа, ; частично образуется при абразии крутых берегов и затем в! зоне прибоя окатывается. В условиях пологого и невысокого берега гравийно-галечные отложения сменяются песчаниками. Таковы, например, песчаные пляжи Анапы, Евпатории и Феодосии.

Несколько своеобразную группу представляют отложения морены и тиллиты — термин, употребляемый для дочетвертичных образований, где обломки обрабатываются льдом. В отличие от речных и тем более от прибрежных, относительно отсортированных пород, моренные отложения характеризуются крайне низкой степенью сортировки или, точнее, они практически не отсортированы.

По мере перемещения, транспортировки грубообломочного материала с ним происходят важные структурные и петрографические изменения — «созревание материала». Перво-j начально при коротком по расстоянию и кратковременном! переносе формируются брекчии, дресвиты с неокатанными свежими и невыветрелыми обломками, неотсортированные! или плохо отсортированные. По мере перемещения обломки! все больше окатываются, в целом уменьшается их размер,! улучшается отсортированность, постепенно исчезают нестойкие минералы и породы — истираются, например, гальки глинистых сланцев, разрушаются габброиды, особенно серпентинизированные, и т.д. Меняются и текстурные характеристики, и массивные неслоистые пролювиально-делюви- альные отложения постепенно приобретают слоистость и т.д.

274

Грубообломочные отложения в разрезах и особенно обнажениях весьма представительны — мощные толщи грубых конгломератов на поверхности обнажения высотой в несколько десятков метров производят большое впечатление, однако доля их среди обломочных пород в целом невелика. Более чем скромно и их значение как коллекторов нефти и газа, хотя гравелиты присутствуют в отдельных продуктивных пластах, например, в месторождениях Ферганской долины; получены непромышленные притоки газа из четвертичных морен. Более того, открыто по крайней мере три небольших месторождения, связанных с импактными брекчиями.

5.2.2. ПЕСЧАНО-АЛЕВРИТОВЫЕ ПОРОДЫ

Песчаники и алевролиты и в меньшей степени их несцементированные аналоги — пески и алевриты — представляют собой преобладающую группу обломочных пород. Как было показано в разделе 5.1.4, граничная для этих пород величина 0,1 мм весьма условна, поэтому они рассматриваются здесь вместе. Более того, наряду с «чистыми» песками (песчаниками) и алевритами (алевролитами) существуют многочисленные «переходные» или смешанные разновидности, когда в песчаниках присутствует то или иное количество зерен алевритовой размерности и наоборот. Кроме того, в этих породах очень часто в качестве цемента присутствует глинистый материал. Вообще породы этой триады — пески — алевриты — глины — имеют ряд важных общих черт, и прежде всего — преимущественно обломочный характер материала, достаточно тесно связанны друг с другом, что обусловило появление ряда классификаций, общих для пород данной группы.

Основанием большинства подобных классификаций является равносторонний треугольник, в вершинах которого располагаются породы со 100%-ным содержанием соответственно песка, алеврита и пелита (глины). Методы работы с таким изображением трехкомпонентных систем и нанесением на треугольную диаграмму аналитических данных, т.е. нахождение фигуративных точек, отражающих конкретную породу, описаны в гл. 4 (раздел 4.2.3).

Как правило, поле треугольника разбивается на ряд полей, отвечающих тем или иным разновидностям, причем число полей и их конфигурация зависят от представлений авто-

275

ров, но само разделение на поля подчинено законам центральной симметрии. Все эти систематики имеют право быть, и вряд ли можно говорить о наличии каких-либо преимуществ одной классификации перед другой.

Исключение представляет классификация Л.В. Пустовало-! ва, где в разделение полей положен генетический принцип! механической дифференциации (рис. 5.7). Центральное место занимают несортированные осадки — хлидолиты (от греч. «хлидос» — мусор), представляющие собой продукты разрушения коренных материнских пород, не претерпевшие переноса или перемещенные на небольшое расстояние и поэтому еще механически не рассортированные (элювиальные, коллювиальные, пролювиально-делювиальные и т.д.). Сюда же

Песок

100 %

Рис. 5.7. Схема классификации песчано-алеврито-глииистых пород Л.В. Пустовалова. Стрелка показывает изменение гранулометрического состава в процессе транспортировки обломочного материала.

Несцементированные породы: 1 — песок; 2 — песок глинисто-алевритовый; 3 — супесь; 4 — алеврит глинисто-песчаный; 5 — алеврит; 6 — алеврит пес-

чано-глинистый;	7 — суглинок;		8 — глина песчано-алевритовая; 9 — глина;
10 - хлидолит;	11 — хлидолит песчаный; 12 — хлидолит песчано-глинистый;
13 — хлидолит глинистый.			необходимо использовать соответствующие
Для сцементированных		пород
названия — песчаник и		алевролит

276

могут попадать осадки, образующиеся при смешении разнородного материала, принесенного из разных источников сноса. В значительной мере такие смешанные осадки попадают в поля супесей и суглинков. По мере увеличения длительности и дальности транспортировки обломочного материала фигуративные точки смещаются вверх, в поле песков, затем вдоль правой стороны треугольника в поле алевритов, а затем поворачивают вдоль нижней стороны треугольника к глинам.

Интересно отметить, что подобная асимметрия находит свое объяснение и подтверждение в фактической распространенности пород: гибридные смешанные породы — супеси и суглинки — породы достаточно редкие по сравнению с песками, алевритами и глинами.

При использовании классификационных треугольных диаграмм обломочных пород, в том числе диаграммы Д.В. Пустовалова, следует учитывать ряд моментов.

Во-первых, все названия в классификации приведены для рыхлых пород. Естественно, что в сцементированных породах название «песок» должно быть заменено на «песчаник», а «алеврит» на «алевролит».

Во-вторых, как и все подобные классификации, она оперирует только с обломочными компонентами породы и не учитывает растворимой, обычно цементирующей части. Поэтому к названию, определенному по диаграмме, надо добавить прилагательное, характеризующее состав и количество растворимой части, например, песчаник слабо известковистый при содержании растворимой части, представленной кальцитом, в пределах 5—10 %, песчаник известковистый (содержание кальцита 10 —25 %) или песчаник известковый (сильно известковистый) при содержании кальцита от 25 до 50 %.

Наконец, в-третьих, порядок дополнений к основному термину должен основываться на количественных соотношениях примесей. Например, порода, фигуративная точка которой ложится в поле № 2 (см. рис. 5.7), может быть либо песчаником алеврито-глинистым, если глинистой фракции больше, чем алевритовой, либо песчаником глинистоалевритовым — при обратных соотношениях этих фракций.

Для более полной характеристики породы в ее названии следует указывать зернистость (преобладающие фракции) и степень отсортированности (об определении коэффициента отсортированности см. гл. 4). Например, песчаник мелкозернистый хорошо отсортированный известковистый.

В зарубежной литературе используются несколько иные подходы к выделению и характеристике глинистых разностей

277

песчано-алевритовых пород. По содержанию «матрикса» — глинистого заполнителя — выделяются «чистые» пески и песчаники, или арениты, в которых матрикс составляет менее 15 %, и «загрязненные» пески и песчаники - вакки, в!

которых содержание матрикса находится в пределах 15 — ; 75 %. При содержании матрикса более 75 % породы относятся к глинам (аргиллитам). Напомним, что в отечественной лите-j ратуре граничными значениями для выделения пород счита-| ется содержание 50 %. Другими словами, многие вакки западных авторов — это песчанистые и сильно песчанистые! (алевритистые) глины.

Наиболее распространенными текстурами песчаноалевролитовых пород являются слоистые, причем иногда образуются такие мощные слои, что отложения, по сути дела, становятся массивными. Вместе с тем для многих отложений этого типа характерна тонко-, линзовидно- и четковидная! слоистость, т.е. наряду с горизонтальной имеется и волни-ι стая. Внутрислоевые текстуры представлены различными вин дами косой слоистости, следами жизнедеятельности организмов, т.е. наблюдается активная биотурбация (особенно в глинистых алевролитах). Текстура поверхности слоев — знаки; ряби течений и волнений, различные гиероглифы, следы различных организмов, трещины.

Как и все обломочные породы, песчано-алевритовые состоят из двух основных частей — собственно обломочных зерен и цементирующей массы. Последняя, впрочем, может и отсутствовать. Глинистый материал, почти всегда присутствующий в этих породах, причем иногда в значительных количествах, в основном тоже терригенный, обломочный, но игн рает роль цемента и в собственно обломочной части не рассматривается и не описывается.

Более дробное подразделение песчаных и алевритовых пород производится на структурной основе обломочной части.

По структуре выделяются мелко-, средне- и крупнозернистые разности (с границами 0,1—0,25, 0,25 — 0,5 и 0,5—1,0 мм для песчаных и 0,01-0,025; 0,025-0,05 и 0,05-0,1 мм для алевритовых пород). Дополнительно отмечается характер сортировки обломочного материала, как качественно, так, и количественно, по аналитическим данным (см. раздел 4.2.3).

Следующим основанием классификации песчано-алеври^ товых пород является минеральный состав обломочных компонентов.

Преобладающими минералами обломочной части песчаноалевритовых пород являются кварц и полевые шпаты, пре-

278

имущественно калиевые, в меньшей степени натриевые плагиоклазы (альбит —олигоклаз). Основные, существенно кальциевые плагиоклазы встречаются значительно реже. Кроме минералов в этих породах, преимущественно в песчаниках, встречаются обломки пород — лшпические компоненты. Обломки магматических пород чаще всего представлены обломками вулканического стекла или основной массы эффузивных пород. Первые из-за своей изотропии — черные непрозрачные под микроскопом с анализатором, вторые обладают характерной андезитовой, трахитовой или фельзитовой структурой. Обломки метаморфических пород — это обычно обломки серицитовых или хлоритовых сланцев, а также кварцитов. Среди обломков осадочных пород заметную роль играют лишь обломки кремнистых — халцедоновых — пород, поскольку остальные породы легко разрушаются при переносе, хотя иногда встречаются обломки глинистых и даже сульфатных пород.

Наконец, в количестве долей процента, редко 1 — 2 % в обломках присутствуют акцессорные минералы, их роль в сложении пород (а соответственно, в классификации и названии) ничтожна, но генетическое значение бывает значительным. Справедливости ради надо отметить, что в ряде случаев содержание акцессорных минералов повышается до промышленных значений, появляются россыпные месторождения, и эти минералы входят в название пород — монацитовые, хромитовые, ильменит-магнетитовые, рутиловые, касситеритовые, золоторудные (и т.д.) пески, хотя содержание этих полезных рудных минералов и весьма невелико.

Цементы песчано-алевритовых пород весьма разнообразны как по составу, так и по типам и структуре. Наиболее распространены глинистые и карбонатные цементы, реже железистые, сульфатные, опаловые. Другие показатели цементации более подробно изложены в гл. 1 (раздел 1.3.3).

На основе минерально-петрографического состава обломочной части песчано-алевритовые породы подразделяются на ряд семейств (см. также раздел 5.1.4, рис. 5.5).

Мономинеральные кварцевые и олигомиктовые пески и песчаники, как правило, светлые, почти белые или желтые за счет поверхностного ожелезнения, сложены обычно хорошо окатанными и хорошо отсортированными зернами кварца (рис. 5.8), а в олигомиктовых разностях — и другими минералами, содержание которых однако не превышает 25 %.

В особо чистых разностях содержание кварца достигает 95 — 99 % (юрские люберецкие пески Подмосковья, неогено-

279