lito_kuznecov

Рис. 8.23. Продолжение

Вэтом отношении мезозойское позднетриасовое и

позднеюрско-раннемеловое соленакопление, происходившее в эпоху глобального потепления, является несколько аномальным и обусловлено, видимо, иными причинами.

8.7. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СОЛЯНЫХ ПОРОД

Изучение соляных пород, кроме, пожалуй, лишь гипсов и ангидритов, имеет свою специфику, что определяется рядом обстоятельств. Прежде всего большинство этих пород (исключая упомянутые гипсы и ангидриты) легко растворимы, поэтому, изготовить из них шлифы обычными стандартными методами невозможно. Далее, размер кристаллов — зерен этих пород существенно более крупный, чем в других осадочных породах, поэтому, чтобы исследовать структуру породы, взаимоотношения зерен и т.д., приходится изготовлять шлифы более крупных размеров и обязательно изолировать края шлифов, иначе гигроскопичные минералы будут растворяться и шлиф очень быстро станет негодным для изучения. Подробнее о способах изготовления шлифов можно узнать в специальных руководствах («Справочное руководство...», 1958; Яржемский, 1966 и др.).

Всвязи с этим при изучении вещественного минерального состава важное значение имеет химический анализ и иммерсионные исследования зерен.

Вцелом схема изучения и описания солевых пород бо- лее-менее стандартна.

1.Макроскопическое описание породы.

Наряду с обычным описанием цвета, плотности, строения особое внимание уделяется болыперазмерным показателям — текстурам, таким как слоистость, включения, линзы и т.д. При изучении образцов, особенно керна, необходимо изготавливать плоские срезы и, по возможности, пришлифовки.

2.Микроскопическое описание.

2.1.Общая характеристика породы.

2.2.Основной минеральный состав породы.

2.3.Структура породы.

При описании структур необходимо вначале охарактеризовать размер, форму и внутреннее строение зерен ка-

441

ждого отдельного минерала, а затем и общий тип структуры — равномерноили неравномернозернистая, характер взаимоотношения зерен и т.д.

2.4.Текстура породы с указанием возможной причины

еепоявления.

2.5.Наличие и характер включений и примесей.

2.6.Развернутое название породы и выводы об условиях образования и процессах вторичных преобразований. Напомним, что важнейшая информация об этом содержится в текстурных и структурных показателях конкретной породы.

8.8. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ПРИКЛАДНОЕ ЗНАЧЕНИЕ СОЛЯНЫХ ПОРОД

Наличие мощных соленосных толщ — надежный показатель аридности или, по крайней мере, семиаридности климата, т.е. важнейший инструмент палеоклиматических реконструкций. Это также показатель палеогеографического типа водоема, степени его изолированности от Мирового океана, во многих случаях — его глубины. Соленосные толщи разного типа позволяют более строго, более корректно использовать анализ мощностей как при проведении палеотектонического, так и палеогеоморфологического анализа.

Минеральные соли широко используются в хозяйственной деятельности как в быту, так и в промышленности. Известно более 14 тысяч вариантов применения поваренной соли в промышленности, технике, химии, медицине, сельском хозяйстве и повседневной жизни. Главная ее часть — 60 —65 % добычи — расходуется в пищевой промышленности, остальная практически полностью используется в химической промышленности для производства соляной кислоты, получения хлора, натриевых солей.

Калийные соли — важнейшее сырье для производства калийных удобрений; соли магния — для получения металлического магния. Гипсы и ангидриты — -важное сырье для производства вяжущих веществ, в том числе некоторых специальных видов цементов, являются поделочным материалом.

Поровые рассолы соленосных толщ — источник многих важных элементов, таких, например, как бром и йод.

С соленосными толщами связаны месторождения само-

442

родной серы, целестина, барита, флюорита, рубидия, цезия, частично лития и бора в виде редких солей — боратов.

Нельзя не отметить и значение солевых пород в нефтяной

игазовой промышленности. Соленосные толщи — лучшие покрышки для нефтяных и газовых залежей. По некоторым сведениям не менее половины запасов углеводородов сосредоточено под солевыми покрышками. Наличие в разрезе осадочных нефтегазоносных бассейнов соленосных толщ влияет

ина техническую сторону освоения месторождений. При бурении во время проходки солей происходит их растворение, что, во-первых, ухудшает качество бурового раствора и, вовторых, увеличивает диаметр ствола скважин; в третьих, пластичность соли ведет к ее течению к стволу и смятию колонн, как буровых, так и эксплуатационных. Для устранения этих сложностей требуются специальные дополнительные технические и технологические решения.

Глава

9 КРЕМНИСТЫЕ ПОРОДЫ

Кремнистые породы относятся к формациеобразующим породам, хотя их количественная роль неизмеримо меньше трех основных групп пород, слагающих осадочную оболочку, — глин, карбонатных и обломочных пород. По подсчетам А.Б. Ронова они составляют 2,3 % от общего объема осадочных пород стратисферы, причем в континентальном секторе их доля равна 1,9 %, на шельфах и континентальном склоне — 2,6 % и в океанах 6,35 % (Ронов, 1993, табл. 5). В целом их содержание вдвое выше содержания соляных пород, и вместе с последними, а также отмеченной выше триадой, они, по сути дела, слагают всю осадочную оболочку Земли.

Изучение их геологами-нефтяниками обусловлено не только тем, что они достаточно часто встречаются в разрезах нефтегазоносных бассейнов, но и тем, что с некоторыми кремнистыми толщами связаны нефтяные и газовые месторождения (формация Монтерей запада США, ряд месторождений Сахалина и др.). Кроме этого ряд важных нефтегазопродуцирующих комплексов представлен кремнистыми отложениями либо эти отложения существенно обогащены кремнистым материалом (баженовская свита Западной Сибири, доманик Восточно-Уральской и Тимано-Печорской провинций, упомянутая формация Монтерей и др.).

Подробные сведения об этих породах и связанных с ними проблемах приводятся в капитальных учебниках, каким является, например, трехтомник В.Т. Фролова (1993), справочниках («Атлас текстур...», 1978; «Справочник по литологии», 1983; «Справочное руководство...», 1958; «Систематика и классификация...», 1998), а также специальных монографиях

исборниках («Геохимия кремнезема», 1966; «Происхождение

ипрактическое использование...», 1987 и др.), в отдельных статьях в периодической печати. Один из номеров журнала

444

«American Association of Petroleum Geologists, Bulletin» (V. 85, № 1, 2001) специально посвящен кремнистым резервуарам нефти и газа Северной Америки.

9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КРЕМНИСТЫХ ПОРОДАХ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Уже по названию ясно, что кремнистые породы, или силициты (некоторые авторы предпочитают термин кремневые породы, так как в русском языке суффикс «-ист» означает лишь примесь, в то время как в этих породах кремнезем преобладает) состоят на 50 % и более из минералов кремнезема. Вместе с тем кварцевые и олигомиктовые песчаники к кремнистым породам не относятся, хотя содержат не менее 75 % кварца.

На этом примере еще раз отчетливо проявляется отмеченное ранее (см. гл. 1) важнейшее свойство пород и их отличие от минералов: порода характеризуется тремя основными показателями — минеральным составом, структурой и текстурой, а минерал — химическим составом и структурой.

Исходя из этого положения, из состава кремнистых пород исключаются породы обломочной структуры и соответственно обломочного происхождения. Другими словами, кремнистые породы можно определить как осадочные породы, более чем на половину состоящие из аутигенного кремнезема, или, используя не генетический, а структурный признак — это породы, состоящие из минералов кремнезема и не имеющие обломочной структуры. Последнее определение формально более строгое, хотя давать определения в форме отрицания не принято.

Основными минералами кремнистых пород являются опал, халцедон и кварц. Оптические характеристики этих минералов приведены в гл. 2.

В кремнистых породах устанавливается ряд минералов от опала-Α через кристобалит и тридимит к халцедону и кварцу, и во многих, если не в большинстве случаев халцедонкварцевый состав кремнистых пород — это результат катагенетической кристаллизации первичного аморфного опала.

Определение этих минералов и их количественных соотношений обычно проводится с помощью рентгеноструктурного анализа, и, как правило, применяется несколько упрощенная терминология: обыкновенный рентгеноаморфный опал — опал-Α; опал с кристобалитом — опал OK (или ОС — от

445

cristobalite); кристобалит-тридимит — опал KT (или опал-

CT — от tridymite).

В обобщенном виде все кремнистые породы по минеральному составу подразделяются на опал-кристобалитовую и халцедон-кварцевую группы.

Систематика и классификация кремнистых пород обычно основывается на трех основных показателях — минеральном составе, структуре и форме нахождения в природе.

По составу естественно выделяются опаловые, халцедоновые, кварцевые и, что чаще, смешанные опал-кристобали- товые и, преимущественно, халцедон-кварцевые породы. По структуре все кремнистые породы разделяются на две большие группы: с биоморфной и абиоморфной (небиоморфной) структурой с дальнейшими более дробными подразделениями.

Если вещественные и структурные признаки используются при классификации практически всех осадочных пород, то третий показатель — формы нахождения в природе — специфичен именно для кремнистых пород. Дело в том, что, наряду с общей для всех осадочных пород и наиболее распространенной пластовой, слоистой формой, частой формой нахождения кремнистых пород является конкреционная. В количественном отношении последняя форма уступает пластовым образованиям, но подобные кремнистые образования развиты весьма широко в разных типах иных, некремнистых пород, и обособление ее вполне оправдано.

Т а б л и ц а	9.1
Схема классификации кремнистых пород
Форма	Структура		Минеральный состав
нахожде-			Опал, кристобалит		Халцедон, кварц
ния
Пластовая	Биоморфная		Диатомиты,	радио-	Радиоляриты,
			ляриты, спонголиты		спонголиты
	Абио-	Аморф-	Трепелы,	опоки,		—
	морфная	ная	порцелланиты
		Кристал-			Яшмы,	фтаниты,
		лическая			лидиты,	кремни-
					стые сланцы, джес-
					пилиты
Конкре-			-		Кремни
ционная
Корковая		Аморф-	Гейзериты,	кремни-		—
		ная	стые туфы

446

Формально форма залегания не является чисто петрографическим признаком, характеризующим именно породу — ее состав и строение, однако при литологических исследованиях, когда изучается не только собственно порода, но и форма ее нахождения, залегания, этот специфический признак может и должен учитываться. Строго говоря, исходя из этого принципа, необходимо выделить еще одну форму — корковую, которая развита еще меньше.

Именно в такой последовательности — пластовые, конкреционные, корковые — и будут рассмотрены основные типы кремнистых пород. Дальнейшее подразделение внутри этих групп проведено по минеральному составу и структуре (табл. 9.1).

9.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ КРЕМНИСТЫХ ПОРОД

9.2.1. ПЛАСТОВЫЕ КРЕМНИСТЫЕ ПОГОДЫ

ОПАЛОВЫЕ ПОРОДЫ

Опаловые породы достаточно отчетливо подразделяются на две группы: с биоморфной структурой — диатомиты, радиоляриты и спонголиты, и с абиоморфной структурой — трепелы и опоки.

Диатомиты (diatomite) — породы более чем на 50 % состоящие из опаловых скелетных остатков диатомовых водорослей, сцементированных опалом. По внешнему виду это белые, серые, желтоватые чрезвычайно легкие породы (объемная плотность их изменяется от 0,21 до 1,0 г/см , составляя обычно 0,4—0,85 г/см3, а пористость 70—90 %). Текстуры диатомитов микрослоистые, полосчатые, однако в образце могут быть однородными массивными. Породы мягкие, легко растираются пальцами, липнут к языку. В этом отношении они напоминают мел и белые каолинитовые глины. В отличие от мела они не реагируют с кислотой, в отличие от каолинита не жирные на ощупь и не размокают в воде, как глины.

В шлифе структура диатомитов биогенная, обусловленная наличием остатков диатомей (рис. 9.1, см. также гл. 3). Следует отметить, что размеры панцирей диатомей редко превышают 0,1 мм, поэтому лучше работать с увеличением несколько больше стандартного, например, использовать объектив № 20.

447

Рис. θ. I. Диатомит органогенной структуры. Порода сложена крупными (0,1-0,13 мм) опаловыми створками диатомей. Краснодарский край. Неоген («Атлас...», 1973)

Форма диатомей достаточно разнообразна — округлая, овальная, треугольная и многоугольная, с радиальным и концентрическим расположением камерок, а также удлиненная в виде «лесенок», где две параллельные прямолинейные или изгибающиеся стенки соединяются короткими перегородками (см. рис. 3.34 — 3.36). Первые формы чаще развиты в морских отложениях, вторые, удлиненные — в пресноводных озерных.

Цементируются остатки диатомей бесструктурным аморфным же опалом; при использовании сканирующего электронного микроскопа иногда можно увидеть глобулярное строение этого цементирующего опала.

В морских диатомитах обычно присутствует значительное количество глинистых частиц, зерна кварца и глауконита. Пресноводные диатомиты нередко более чистые.

Диатомеи и соответственно диатомиты появились в юре, но массовое развитие получили с позднего мела. Диатомовые осадки современных водоемов образуют два достаточно ши-

448

роких пояса — южный циркумполярный вокруг Антарктиды (главный пояс) и северный Тихоокеанский. Кроме того, диадетомен вместе с радиоляриями присутствуют и в экватори- альном поясе, прослеживаемом в Тихом и Индийском океанах (рис. 9.2).

Радиоляриты (radiolarite) в отличие от диатомитов бывают рыхлые и твердые. Первые имеют первичный опаловый или, чаще, опал-кристобалитовый состав и иногда называются радиоляриевой землей, вторые состоят из халцедона и кварца, которые образовались при раскристаллизации первичного опала.

Чистые радиоляриты — породы светлые, но примеси окрашивают их и в другие часто более темные серые, желтоватые, зеленоватые, красные цвета. В типичных радиоляритах более 50 % их объема сложено остатками радиолярий — планктонных организмов, скелет которых имеет форму шариков, колпачков (и т.д.) с характерными игольчатыми выростами, которые обусловливают большую плавучесть. Наличие таких выростов-лучей определяет и другое название радиолярий — лучевики.

В шлифе остатки радиолярий выглядят как небольшие светлые кружочки размером 0,05 — 0,2 мм, реже до 0,5 мм, с характерными радиально расположенными наростами — остатками лучей-иголок.

Большинство радиолярий имеет опаловый скелет (редкие древние формы — целестиновый), однако этот опал в древних толщах (в палеозое — практически полностью, в мезозое и нижнем кайнозое — часто) перекристаллизуется в халцедон и кварц. Отмечены также псевдоморфозы по раковинкам радиолярий глауконита, замещение их оксидами и сульфидами железа и марганца, фосфатами, реже кальцитом.

Структура неизмененных опаловых радиоляритов отчетливо биоморфная; по мере раскристаллизации она переходит в реликтово-биоМорфную. Вмещающая минеральная масса либо аморфная, глобулярная (в случае опалового состава), либо крипто- и микрокристаллическая (в случае раскристаллизации).

Радиолярии достоверно известны с кембрия и развиты в течение всего фанерозоя. Кроме собственно радиоляритов остатки этих организмов встречаются в других типах кремнистых пород — в кремнистых сланцах, яшмах и др.

Практически все радиолярии — морские эвригалинные формы, обитающие на самых разных глубинах, вплоть до абиссальных в 7 —8 тыс. м. Что касается глубины образова-

449