Петрография осадочных пород

Классификация осадочных пород

Знание состава и строения осадочных горных пород, умение их систематизировать являются одним из необходимых условий для успешного использования литологии при изучении и освоении недр Земли.

Классификация осадочных пород, составленная Н. М. Страховым [36] на основе учения о типах литогенеза, с дополнениями Н. В. Логвиненко [20] учитывает вещественный состав и генезис пород одновременно:

• 1) обломочные;
• 2) глинистые;
• 3) глиноземистые (аллитные);
• 4) железистые;
• 5) марганцевые;
• 6) фосфатные;
• 7) кремнистые;
• 8) карбонатные;
• 9) соли;
• 10) каустобиолиты.

Обломочные, глинистые, глиноземистые и железистые породы представляют собой ряд последовательного разложения магматических, метаморфических и осадочных пород. Фосфатные, кремнистые, карбонатные породы и соли образуются из растворов, возникших при выветривании, и в результате жизнедеятельности организмов. Каустобиолиты — продукты жизнедеятельности растений в условиях гумидного климата и результат преобразования органического вещества.

Текстуры осадочных пород

Текстурой осадочной породы называется взаимное расположение фрагментов породы, их ориентировка относительно друг друга, поверхности напластования и породы в целом. Возникают текстуры во время осадконакопления (первичные — седиментационные), на стадии диагенеза и последующих изменений (вторичные — диагенетические и катагенетические).

Седиментационные текстуры

К числу первичных текстур, возникающих на самых ранних стадиях образования осадочных пород, относятся все явления слоистости.

Слоистость выражается в чередовании разных типов пород, которые достаточно чётко обособляются друг от друга. Она отражает гидродинамику среды переноса и осаждения. Среда седиментации всё время находится в движении: изменяется скорость придонных течений, проявляется волновая деятельность, изменяется количество приносимого обломочного материала и т. д. Слоистость обуславливается более или менее ритмичными колебаниями интенсивности тех или иных факторов седиментации.

По морфологическим признакам различают 3 основных вида первичной слоистости: горизонтальную, волнистую и косую [14, 15].

Горизонтальная слоистость характеризуется чередованием слойков и слоев, параллельных плоскости наслоения (рис. 22). Она образуется в спокойных условиях, вне течений и волнений. Тонкая горизонтальная слоистость может формироваться в спокойной обстановке в придонном слое и зависит от интенсивности поступления осадочного материала и его механических свойств.

Рис. 22. Горизонтальная слоистость

Волнистая слоистость представляет собой чередование слойков, имеющих криволинейную выпукло-вогнутую форму (рис. 23). Этот вид слоистости характеризует волнение, т. е. разнонаправленные движения воды, которые в зависимости от силы и величины волн образуют разные формы слоистости. Волнистая слоистость указывает на глубину не более 70 м, встречается главным образом в мелководнои прибрежно-морских, заливных, реже — в пойменных отложениях.

Рис. 23. Волнистая слоистость

Косая слоистость возникает обычно при движении воды в определённом направлении и указывает на накопление осадков в условиях высокой динамической активности среды (рис. 24).

Слойки бывают прямолинейными и изогнутыми. Углы наклона слойков по отношению к плоскости напластования бывают крутыми (> 30°), средними (30−20°), пологими (< 20°).

Соотношение слойков может быть однонаправленным (параллельным) и разнонаправленным (клиновидным).

Рис. 24. Косая слоистость

Рис. 25. Разновидности сложных слоистых текстур

В осадочных породах широкое распространение получили сложные слоистые текстуры, которые представляют собой сочетания нескольких типов слоистости (рис. 25). Такие текстуры характеризуют быстрое и резкое изменение активности среды осадконакопления и формирование новой слоистости на фоне предыдущей, иногда срезая её.

Деформационные текстуры образуются в осадочных породах при внутрипластовых нарушениях горизонтальной слоистости, обусловленных разной плотностью незатвердевших осадков, скольжением их по дну и на палеосклонах.

Текстуры нагрузки и оседания возникают при непостоянной плотности слоистого материала, чаше всего при отложении песчаного слоя на менее плотный водонасыщенный пласт, сложенный глинистым материалом. При любых колебаниях Земли происходит разжижение глинистого материала, обуславливающее потерю его прочности. Песчаный материал образует так называемые карманы внедрения, в виде удлиненных сфероидов, погруженных в глинистую массу (рис. 26).

Рис. 26. Текстуры нагрузки и оседания

Песчаные дайки связаны с песчаными породами. При уплотнении водонасыщенных песков и уменьшении их объёма происходит отжатие поровых вод. Удаляемая вода с большой скоростью поднимается вверх по любым трещинкам, захватывая песчаные зёрна, и выносит их на поверхность осадка (рис. 27).

Рис. 27. Песчаные дайки

Текстуры оползания, разрыва и обрушения (рис. 28) образуются при деформации неконсолидированных осадков в результате движений, вызванных гравитацией на палеосклонах.

Водонасыщенный глинистый осадок обладает неустойчивостью и при любых сотрясениях начинает перемещаться по палеосклону, вовлекая в это движение слои, залегающие над поверхностью скольжения. Возникают мелкомасштабные складки, крупные складки с крутыми углами наклона крыльев. При медленном скольжении формируются текстуры оползания. Иногда наблюдается образование мелких разрывных нарушений — образуются текстуры разрыва.

Оползание обычно захватывает несколько чередующихся слоёв. Маломощные слои разбиваются на отдельные фрагменты, которые могут быть в разной степени отделены друг от друга. Образуются текстуры обрушения.

Рис. 28. Деформационные текстуры на палеосклонах

Биогенные текстуры создаются деятельностью животных и растений или их остатков.

Ископаемые остатки фауны — окаменелости — представлены раковинами, створками, внутренними ядрами, слепками, фрагментами скелетов, разнообразными обломками и их скоплениями, а также мелким неопределимым раковинным детритом (рис. 29).

Черви и некоторые другие организмы, не имеющие твердого скелета или раковины, в ископаемом состоянии не сохраняются, однако в осадке, где они обитали, встречаются следы их жизнедеятельности, которые называются ихпофоссилиями (рис. 30). Эти текстуры отличаются от настоящих организмов тем, что они не могут перерабатываться и переоткладываться, при этом характеризуют обстановку седиментации.

Сохранность растительных остатков (рис. 31) зависит от условий формирования осадка. Тончайшие веточки, листья сохраняются только в спокойной обстановке на месте образования осадка. При переносе растительные остатки ломаются, их величина зависит от активности среды переноса и расстояния. Иногда в породе сохраняются остатки корневых систем, нарушающих первичную текстуру переслаивания.

Рис. 29. Окаменелости

Рис. 30. Ихнофоссилии

Рис. 31. Растительные остатки

Постседиментационные (вторичные) текстуры

Диагенетические текстуры начинают формироваться в раннюю стадию в виде оолитов, мелких кристаллов, распространенных по всему слою слабо консолидированного осадка. Позднее рост отдельных кристаллов в этой мягкой породе способствовал образованию звездчатых форм (рис. 32).

Перераспределение диагенетических минералов вследствие неоднородности среды приводил к образованию конкреций (рис. 33). В породе они располагаются по плоскостям напластования, а также приурочены к границам раздела слойков. При наличии слоистости рост конкреций приводит к деформации слоистости, слойки обтекают конкрецию.

К диагенетическим образованиям относятся также различные псевдоморфозы пирита по раковинам и обугленным растительным остаткам.

Рис. 32. Раннедиагенетические минералы

Рис. 33. Диагенетические текстуры

К катагенетическим текстурам (рис. 34) относятся разнообразные трещины, выполненные новообразованными минералами. В известняках вторичный кристаллический кальцит выделяется в открытых трещинах и порах породы. В песчано-алевритовых породах широкое развитие получают секущие слоистость кварцевые жилки, дендритоподобные трещинки и натеки, выполненные гидроксидами железа.

Рис. 34. Катагенетические текстуры

Текстуры метагенеза образуются под действием давления и перекристаллизации. В глинистых породах формируются сланцеватые и плойчатые текстуры, отличающиеся волнистостью и мелкими смятиями тончайших слоечков (рис. 35).

Рис. 35. Плойчатая текстура в глинисто-углистой породе