Стратиграфический и формационный анализы осадочных и осадочнометаморфических толщ
 Скачать 172.8 Kb.
|
|
17) Терригенные и аутигенные минералы. Терригенные минералы — одни из наиболее распространенных компонентов осадочной оболочки Земли. Многие из них представляют собой полезные ископаемые или же непосредственно сопутствуют им и важны как критерии при поисках месторождений. Большое экономическое значение имеют касситерит, золото, платина, алмаз, вольфрамит, тантало-ниобаты, кварц, ильменит, рутил, лейкоксен, циркон, монацит и многие другие . Результаты изучения терригенных минералов используются в нефтяной геологии и палеогеографии, при литостратиграфическом расчленении и корреляции осадочных толщ, в геологии россыпей. В качестве терригенных обычно рассматриваютс я присутствующие в осадках и осадочных горных породах реликтовые минералы так называемых кристаллических (т. е. магматических, включая вулканические, постмагматические, метаморфические и метасоматические ) пород, поступившие в осадок: 1) непосредственно при разрушении, переносе и отложении материала этих пород, 2) при перемыве и переотложении материала развитых по этим породам кор химического выветривания и 3) при повторном перемыве и переотложении — из более древних осадочных пород (так называемых вторичных или промежуточных, коллекторов). Сравнительно распространенными, однако, являются всего около 100 терригенных минералов. Это прежде всего кварц, полевые шпаты (особенно микроклин, ортоклаз, кислые и средние плагиоклазы), мусковит, биотит, амфиболы, пироксены, минералы группы эпидота, гранаты (особенно альмандин), ильменит, лейкоксен, магнетит, гематит, лимонит, циркон, рутил, турмалин, кианит, ставролит, силлиманит, андалузит, титанит, анатаз, апатит. Нередки также корунд, монацит, брукит, хромит (хромшпинелиды), шпинель (алюмошпинели), оливин и др. Многие из перечисленных минералов встречаются в отложениях и в качестве аутигенных новообразований. Основными геологическими факторами, определяющими особенности распределения TM в осадочных толщах и состава ТМА, являются : 1) исходный состав пород источников сноса (петрофонд), 2) вулканизм, 3) тектоника , 4) рельеф, 5) климат , 6) динамика среды переноса и осаждения вещества, 7) постседиментационные преобразования , 8) седименто- и литогенетические свойства самих минералов. Для каждой конкретной осадочной толщи или ее части содержание и особенности распределения терригенных минералов зависят от состава пород источников сноса, свойств минералов и условий протекания осадочного процесса Особенности распределения TM в осадочных толщах и стратисфере в целом определяются следующими факторами : 1) составом и пространственным распределением (в том числе суммарной площадью выходов) различных коренных пород источников сноса; составом продуктов и интенсивностью (объемом продуктов) председимептациоиного и синседиментационного(конседиментационного) вулканизма ; 2) тектоно-геоморфологическими, климатическими, фациально-динамическими и другими условиями протекания осадочного процесса, определяющими особенности выведения на поверхность, высвобождения , переноса, осаждения , захоронения и последующего изменения и разрушения минералов ; 3) свойствами TM, определяющими особенности поведения и сохранность TM в ходе осадочного процесса. Аутигенные минералы-минералы осадочных пород, образовавшиеся в процессе седиментации или последующих преобразований осадка на месте его захоронения. А. м. противопоставляются терригенным минералам, т. е. обломочным минералам, приносимым в среду седиментации извне, обычно из областей размыва на континенте. А. м. отличаются часто хорошей кристаллической формой. Аутигенными являются различные карбонаты, растворимые соли, рудные минералы, кварц (отчасти), барит, целестин, полевой шпат, цеолиты, иногда некоторые глинистые минералы. А. м. могут служить указанием на условия седиментации осадочной горной породы, а также на процессы её последующего изменения. Аутигенные минералы являются индикаторами физико-химических условий среды Например: Гидроокислы железа выпадают и устойчивы при pН >2,3-3,0 Опал образуется в кислых и слабокислых средах. Кальцит и доломит образуются при щелочной среде pН >7,4 Сидерит устойчив и образуется при pН 7,0-7,2. Каолинит образуется в кислой среде и т.д. Пирит образуется в резко восстановительной обстановке при отрицательных значениях Eh Сидерит образуется в слабовосстановительных условиях и т.д. Доломит осаждается в интервалах солености 4-15% Сульфаты 12-15% Галит 25-30% Калийно-магнезиальные соли 30-32% Аутигенная природа минералов определяется по ряду признаков: • идиоморфности кристаллов в порах и пустотах; • гипидоморфной структуре зерен и малым размерам в случае их присутствия в основной массе хемогенных и в цементе обломочных пород; • сферолитовому, оолитовому строению; • наличию коллоидных и метаколлоидных структур; • выполнению и выстиланию пор и пустот; • перемежаемости с другими аутигенными минералами; • замещению обломочных зерен. В зависимости от того, с какой стадией образования, либо изменения породы, связаны аутигенные минералы, они подразделяются на ряд групп: седиментационные, элювиальные, диагенетические, катагенетические и метагенетические. Седиментационные аутигенные минералы слагают кальцитовые, опаловые, фосфатные раковинки и другие скелетные части различных организмов образуют пласты гипса, ангидрита, солей, кремнистых, карбонатных пород, фосфоритов, оксидов и гидроксидов железа, марганца. Наиболее значим в отношении аутигенного минералообразования формированием рудных скоплений химический элювий, включающий новообразования кор выветривания, в частности латеритных, с гидратами окислов марганца, железа, алюминия, карбонатов, кремневого вещества, глинистых минералов – смектитов, гидрослюд, хлоритов, солей. Аутигенная минерализация представляет собой результат физико-химических процессов, лежащих в основе взаимодействия выветривающей породы с газами атмосферы, просачивающимися дождевыми водами, капиллярного поднятия жидкости (инсоляция). Диагенетические минералы образуются в стадии диагенеза, т.е. в период уплотнения осадка и превращения его в породу. Это разнообразные карбонаты, сульфиды, дисульфиды, фосфаты, хлориты, углефицированная растительная органика. Образуют конкреции, стяжения различной формы и размеров, цемент осадочных пород. Катагенетические и метагенетические аутигенные минералы образуются в течение всего времени существования и изменения осадочных пород в литосфере, до превращения их в породы метаморфические. Минералы катагенетической группы возникают в условиях более интенсивной динамики вод, нежели это характерно для области преобразований стадии метагенеза. Поэтому к катагенетическим можно отнести большую группу минералов, связанных с действием гидрогенного фактора, с различными видами движения вод. Это оксиды, гидрооксиды железа, марганца, ванадия, карбонаты разного состава, силикаты, в первую очередь сам кремнезем, сульфиды и дисульфиды железа, свинца, цинка, меди и других металлов, силикаты группы глин. Для метагенетической группы наиболее характерны барит, силикаты, слюды, хлориты, кварц, смешаннослойные и другие минералы, испытавшие обезвоживание и некоторую перестройку кристаллической структуры. 18) Обломочные породы и их основные типы. Обломочными называют образования, сложенные более чем на 50% обломками минералов или минеральных агрегатов преимущественно кварцево-силикатного состава. На их долю приходится около 20 % всех осадочных отложений. Эти породы именуют также кластолитами (Фролов, 1993). Им свойственны обломочные, или кластические, структуры. Обломочные структуры — это безусловные свидетели механо-генных процессов формирования осадков. Они возникают на стадиях мобилизации и седиментогенеза в чрезвычайно разнообразных ландшафтных обстановках. Можно с уверенностью утверждать, что обломочные отложения везде. Их разновидности представлены: продуктами механического выветривания — развалами фрагментов коренных пород на поверхностях водоразделов (элювий), осыпями на склонах (коллювий), ветровыми (эоловыми) накоплениями в дюнах и барханах, а также отложениями временных водотоков (пролювий), речных русел и поймы (аллювий), дельт, озер, приморских пляжей, морских мелководных кос, баров и глубоководных зерновых (песчаных), грязекаменных и других высокоплот-ностных потоков Разработаны две взаимодополняемые категории массификационных схем обломочных пород. Первая категория — это классификация по структуре и степени связности («окаменения»). Главный ее классификационный признак — это размеры ПК; на втором месте и не всегда — их форма, на третьем — связность аутигенным цементом либо рыхлость. Размерность компонент доминирует. Поэтому данную категорию классификаций кратко именуют гранулометрической. Вторая категория — вещественные классификации, учитывающие минеральный состав обломочных ПК. Обычно они устанавливаются исследователями в тесном единстве с гранулометрическими данными, однако для удобства восприятия материала мы их рассмотрим отдельно. Основные типы обломочных пород 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. 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.). Матриксом в данном случае будет заполнитель — более мелкие обломки, зерна и частицы, в том числе глинистые, а цементом — растворимые соединения. Поскольку обломки грубообломочных пород крупные, они в абсолютном 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. В связи с этим при использовании терминов «мономиктовые», «олигомиктовые» и «полимиктовые» следует помнить, что они в подавляющем большинстве случаев отражают соответствующие ассоциации не минералов, а пород. Наиболее распространенными являются полимиктовые разности, в которых обломки представлены разными по составу и происхождению породами. Менее распространены олигомиктовые и еще реже — мономиктовые грубообломочные породы. В последних обломки представлены обычно кварцем. 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 - они часто содержат соединения гидроксидов железа, которые придают им определенныйжелто-красный оттенок. Грубообломочные породы, сложенные неокатанными обломками — щебенка и брекчии, — это отложения обвалов, осыпей, т.е. в массе своей предгорные склоновые образования. Особую группу образуют тектонические брекчии, возникающие в зонах тектонических разломов и перемещений блоков породы. Отнесение этих брекчий к осадочным образованиям весьма условно. 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 пляжевые и прибрежные озерные и морские отложения районов с горным или, по крайней мере, расчлененным рельефом береговой зоны. По мере перемещения, транспортировки грубообломочного материала с ним происходят важные структурные и петрографические изменения — «созревание материала». Первоначально 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 неслоистыепролювиально-делюви-альные отложения постепенно приобретают слоистость и т.д. ПЕСЧАНО-АЛЕВРИТОВЫЕ ПОРОДЫ Песчаники и алевролиты и в меньшей степени их несцементированные аналоги — пески и алевриты — представляют собой преобладающую группу обломочных пород. 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. 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 тонколинзовидно- и четковидная слоистость, т.е. наряду с горизонтальной имеется и волнистая. Внутрислоевые текстуры представлены различными виндами косой слоистости, следами жизнедеятельности организмов, т.е. наблюдается активная биотурбация. 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 играет 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—1,0мм для песчаных и 0,01-0,025; 0,025-0,05 и 0,05-0,1мм для алевритовых пород). Преобладающими минералами обломочной части песчаноалевритовых пород являются кварц и полевые шпаты, преимущественно 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. 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-алевритовыхпород весьма разнообразны как по составу, так и по типам и структуре. Наиболее распространены глинистые и карбонатные цементы, реже железистые, сульфатные, опаловые. 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, 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, неогеновые полтавские пески Украины). Цементация таких пород часто осуществляется за счет нарастания регенерационных кварцевых же каемок на обломочных зернах. В большинстве случаев они образуются в результате многократного перемыва и переотложения более древних песчаников. При этом разрушаются и исчезают менее устойчивые минералы, что ведет к; относительному обогащению оставшихся обломков кварцем, и одновременно зерна последнего хорошо обрабатываются и сортируются. Мономинеральные кварцевые и олигомиктовые песчаники нередко ассоциируют с глауконитом и фосфоритами. Аркозы, образующиеся при перемыве продуктов разрушения кислых магматических пород, имеют розовый, красновато-серый, желтовато-серыйи серый цвет и состоят в основном из кварца и полевых шпатов. Обломочные зерна нередко полуокатанные, угловатые, что частично определяется физическими свойствами полевых шпатов. Цемент аркозовых песчаников достаточно разнообразен — карбонатный, глинистый (гидрослюды, каолинит), часто железистый. Породы семейства граувакк, как правило, серые и чаще темно-серые, почти до черного, иногда бурые и розовокрасные. Это отражает цвет слагающих их зерен. В настоящее время по составу выделяются по крайней мере четыре вещественных разновидности граувакк, исходя из преобладающего состава обломков: петрокластические с преобладанием обломков магматических пород, литокластические (лититовые) с преобладанием обломков осадочных (исключая кремнистые) пород, кремнистые, в которых более половины зерен представлены обломками кварцито-кремнистых пород и, наконец, полимиктовые, в которых содержание ни одной из этих групп не достигает 50 %. Естественно, что при таком разнообразии исходного материала и цвет пород существенно различен, хотя «типичные» граувакки те, которые были описаны как петротип данного семейства —темно-серые. Обломочный материал, как правило, крупнозернистый, плохо отсортирован и плохо окатан. Одним из характерных свойств граувакк является наличие значительного количества глинистого цемента, состоящего из серицита, хлорита, гидрослюд, цеолитов, а также аутигенного кремнезема. Структурные и вещественные характеристики граувакк свидетельствуют о том, что важным источником сноса служили различные горные породы, в том числе эффузивные образования преимущественно основного состава, а перенос обломочного материала был относительно ограничен. Это не способствовало ни его сортировке, ни окатанности. Описанные три семейства песчано-алевритовых пород четко различной степени «зрелости» обломочного материала отличаются и определенной тектонической позицией их распространения. Граувакки — это породы наиболее «свежие», в максимальной степени сохраняющие состав исходных материнских пород. Они формируются в условиях расчлененного рельефа! в геосинклинальных и горно-складчатыхобластях. Аркозы развиты как в горно-складчатых областях на завершающих стадиях развития, когда обнажаются и размываются гранитные плутоны, так и на платформах. Мономиктовые кварцевые песчаники — это наиболее «зрелые», практически только платформенные образования, где только и возможно многократное перемывание и переотложение материала. Песчаные и алевритовые породы во многом сходны по своим свойствам, однако разница в размерности определяет и некоторые различия. Прежде всего, алевритовые зерна, как правило, не окатанные, угловатые, в отличие от песчаных, которые, напротив, нередко хорошо окатаны, что, как отмечалось ранее, обусловлено разным способом транспортировки зерен разного размера. При волочении по дну зерна песчаной размерности очень часто соприкасаются, сталкиваются друг с другом, обрабатывают друг друга, что ведет к их окатыванию, в то время как мелкие алевритовые зерна транспортируются во взвеси, т.е. практически не соударяются и, как следствие, не окатываются. Второе отличие заключается в вещественном составе. Полимиктовые алевриты — весьма редкая разновидность. Преобладающими являются алевролиты кварцевые и олигомиктовые. Это связано с тем, что дробление зерен при выветривании и переносе ведет к более быстрому уничтожению неустойчивых обломков, и сохраняются устойчивые — кварц и в меньшей степени калиевые полевые шпаты. Наконец, третьей особенностью является обычно повышенная глинистость и наличие переходов к алевритовым и алевритистым глинам. Более того, кроме пластов и значительных по мощности прослоев алевролитов существуют очень мощные толщи глинисто-алевролитовых пород, где последние образуют тонкие, неправильные прослойки и линзочки. ЭДАФОГЕННЫЕ ОБЛОМОЧНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ Кластические образования представлены двумя типами — терригенными, обломочный материал которых образовался на суше, и эдафогенными, материал которых состоит из продуктов подводного разрушения коренных пород дна морей и океанов. Источником эдафогенного материала служат срединноокеанические хребты, а также другие внутриокеанические поднятия. Этот материал накапливается на склонах хребтов и в глубоководных желобах. Среди эдафогенных отложений присутствуют грубообломочные разности (глыбовые накопления, щебень, дресва), песчано-алевритовые и алевро-пелитовые осадки. Обломочный материал обычно совершенно не окатанный, а по минерально-петрографическомусоставу он практически идентичен коренным породам дна. В современных океанах эдафогенные отложения сложены продуктами разрушения основных и ультраосновных пород и их метаморфизованных разностей — базальтов и матабазальтов, диабазов, габброидов, гипербазитов и серпентинитов, т.е. близки по составу офиолитовым ассоциациям. В настоящее время эдафогенные отложения известны в пределах современных океанов, хотя возраст этих осадков не только четвертичный, но и более древний. ВУЛКАНОГЕННО-ОБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ Несколько своеобразную группу обломочных пород представляют пирокластические, или вулкано-кластические (вулканогенно-обломочные) породы. В отличие от обычных «нормальных» осадочных пород, образование материала которых происходит в экзогенных условиях, обломочный материал этих пород имеет эндогенное происхождение и формируется в результате эруптивной деятельности. Но по месту и механизмам формирования — это нормальные осадочные образования. Строго говоря, твердый вулканический материал поступает во все области осадконакопления и смешивается с любыми по составу и происхождению осадками, т.е. формируются разнообразные вулканогенно-осадочные породы, но наиболее распространенными являются породы вулканогенно-обломочные. Выделяются туфы, в которых содержание чисто вулканического материала со-ставляет 90 % и более (рыхлые несцементированные породы называются пеплом). При содержании вулканического материала в пределах 50 — 90 % породы называются туффитами, и, наконец, породы, в которых этого материала от 10 до 50 %, — туфогенными. В зависимости от размеров обломочного и вулканического материала, как и в обычных обломочных породах, выделяются туфогенные (туффитовые) алевролиты, песчаники, гравелиты. Породы с очень крупными обломками (более 10 см, но иногда и 3 — 5 см) называются агломератами. В зависимости от характера вулканических продуктов выделяют витрокластические туфы (туффиты), если вулканический материал представлен в основном обломками вулканического стекла, туфы (туффиты) кристаллокластические, если это кристаллы минералов или их фрагменты, и туфы (туффиты) литокластические, если это обломки вулканических пород. |