Структуры осадочных пород

Структура — совокупность морфологических признаков, таких, как размер, форма частиц, их взаимоотношение и степень кристалличности вещества. Для каждого класса пород, в зависимости от состава, условий образования и вторичных преобразований, они имеют свои особенности [14,20,26,29,35,39].

Структуры обломочных пород определяются главным образом размером частиц и отчасти их формой. Для хемогенных пород характерно кристаллическое и зернистое строение. Классификация структур построена также с учетом размера и формы кристаллов их агрегатов.

Структуры пород, в составе которых большое участие принимают остатки организмов, определяются степенью сохранности этих остатков и их количеством. Структуры глинистых пород определяются наличием терригенной примеси.

Рис. 36. Первичный облик осадочных зерен

Важной стороной структуры, которая определяет многие физические свойства пород и несет генетическую информацию, является форма зерен. Различают первичную и вторичную форму. Первичная форма кристаллов выражается в их идиоморфности, т. е. способности образовывать свойственную данному минералу кристаллографическую форму. В шлифах отмечается общий вид кристаллов, или их габитус: кубический, призматический, таблитчатый, игольчатый, волокнистый, ромбоэдрический (рис. 36). Округлую форму имеют и сохраняют осадочные образования — органические остатки, некоторые минералы, конкреции, оолиты, сферолиты (см. рис. 36).

Из вторичных изменений первичной формы наиболее распространены окатанность, регенерация, коррозия зерен, а также изменение формы при перекристаллизации (рис. 37).

Рис. 37. Вторичная форма осадочных зерен

Описание осадочных пород

Обломочные и вулканогенно-осадочные породы

К группе обломочных относятся породы, в которых обломочная часть составляет более 50% от суммы всех компонентов. В основу классификации обломочных пород положена структура — размер частиц и их форма.

Классификация обломочных пород по структурным признакам

Обломочные породы, в которых преобладают обломки размером более 1 мм по длинной стороне, называются крупнообломочными.

Крупнообломочные породы, состоящие из угловатых обломков, называются брекчиями (рис. 38).

К крупнообломочным породам с окатанными обломками относятся конгломераты (рис. 39).

Кроме хорошей окатанности, обломки характеризуются разным минерало-петрографическим составом, свидетельствующем о длительном нахождении их в движении и приносе из разных областей размыва материнских пород.

Конгломераты образуются в морях в области прибоя, в дельтах и долинах горных рек, в результате перемыва морем, в области предгорной при развитии временных потоков.

Важным типом крупнообломочных пород являются конгломератебрекчии. Они бывают двух типов. Первый из них (рис. 40, а) характеризуется тем, что одновременно накапливаются окатанные и угловатые обломки, имеющие и неодинаковый состав, и разное происхождение, т. е. принесённые из разных источников сноса.

Рис. 38. Брекчия

Рис. 39. Конгломераты

В конгломерато-брекчиях второго типа (рис. 40, б) преобладают обломки мягких пород (глин, слоистых алевролитов). Они образуются при размыве и переотложении нижележащих пород, а также при подводнооползневых явлениях, часто залегают в основании аллювиальных циклов равнинных рек, а также характерны для озерных отложений.

Обломочные породы с преобладающим размером обломков от 1 до 10 мм называются гравелитами (рис. 41). Они распространены ограниченно, а слагаемые ими разрезы имеют небольшую мощность — десятки сантиметров — первые метры.

Накапливаются в небольших озерах при равнинном рельефе. Гравийные зерна, наряду с мелкой галькой, встречаются в основании косых серий равнинных меандрирующих рек и стариц.

К мелкообломочным относятся песчаные, алевритовые и смешанного состава породы.

Песчаными называются мелкообломочные породы, состоящие преимущественно из обломков минералов и горных пород, размер которых составляет от 0,1 до 1 мм. Рыхлые разности называются песком, сцементированные — песчаником.

По размеру частиц пески и песчаники подразделяются на крупнозернистые (1−0,5 мм), среднезернистые (0,5−0,25 мм) и мелкозернистые (0,25−0,1 мм) (рис. 42).

Рис. 41. Гравелиты

Рис. 42. Песчаники

Алевритовыми называются мелкообломочные породы, состоящие преимущественно из обломков минералов размером от 0,01 до 0,1 мм. Рыхлые разности называются алевритами, сцементированными алевролитами (рис. 43). Среди них выделяют крупнозернистые (0,05−0,1 мм) и мелкозернистые (0,05−0,01 мм).

Рис. 43. Алевролиты

Особенностью алеврито-песчаных пород является присутствие в них косо-, волнистои горизонтальнослоистых текстур, следов жизнедеятельности организмов, растительных остатков, включений угля, текстур оползания и переотложения осадков.

Минералы, которые встречаются в песчано-алевритовых породах в виде обломочных зерен, могут быть основными (породообразующими), второстепенными, акцессорными (рис. 44).

Породообразующими компонентами являются кварц, полевые шпаты, реже обломки пород. Второстепенными могут быть слюды, хлорит, глауконит, обломки скелетов организмов. Акцессорные минералы чаще всего представлены цирконом, сфеном, турмалином, апатитом, минералами группы эпидота и другими тяжёлыми минералами. Помимо этого, могут встречаться аутигенные акцессорные минералы: гидроксиды железа, пирит, лейкокесн, цеолит и др.

Под цементом песчано-алевритовых пород понимается содержащийся в них хемогенный или глинистый материал, скрепляющий обломки между собой. Классификации цемента весьма разнообразны. Обычно цементы подразделяют (рис. 45):

• 1) по составу материала (глинистый, кальцитовый, железистый);
• 2) по соотношению его с цементируемым материалом — базальный — цемента много, обломочные зёрна не соприкасаются друг с другом; поровый — цемент выполняет поры в породе; контактовый — цемента мало и присутствует он на контакте зёрен; плёночный — в виде тонкой плёнки вокруг зёрен;
• 3) по способу образования — крустификационный — обрастание зёрен аутигенными минералами; регенерационный — разрастание зёрен, образование каёмки вокруг обломочных зёрен из того же вещества; коррозионный — образуется благодаря коррозии обломочных зёрен; цемент выполнения — цементация породы происходит благодаря заполнению пор и пустот обломочными и аутигенными минералами;
• 4) по структуре: аморфный, тонкоагрегатный, кристаллический;
• 5) по степени кристалличности: беспорядочно-зернистый (зерна не имеют ни формы, ни определённой ориентировки); пойкилитовый (кристаллы цемента крупные, одновременно гаснущие в скрещенных николях); волокнистый (зёрна цемента имеют волокнистое строение); радиальнолучистый (зёрна цемента имеют радиально-лучистое строение).

Рис. 44. Минералогический состав алеврито-песчаных пород. Шлифы

В большинстве случаев породы содержат несколько типов цемента, например, плёночно-поровый, базально-поровый и т. д.

Рис. 45. Типы и состав цемента в алеврито-песчаных породах. Шлифы

Цвет песчаных и алевритовых порол весьма разнообразен. Он определяется как окраской самих обломков, так и цветом цементирующего их вещества. В случае незначительного содержания и не окрашенности цементирующего материала породы кварцевого состава обычно почти белого цвета, при значительном содержании полевых шпатов — розового, при обилии обломков эффузивных пород — серого, а при значительном содержании глауконита — зелёного цвета.

Окраска цементирующего материала может полностью затушёвывать окраску обломочной составляющей. Такое явление наблюдается в широко распространенных красноцветных и пестроцветных породах, окраска которых, как правило, определяется цветом глинистых минералов цемента или железистой плёнки вокруг зёрен.

Условия образования песчаных осадков: донные, разнообразные прибрежные, пляжевые, озёрные, речные, эоловые и флювиогляциальные. Алевролиты образуются на дне озёрных, морских и океанических бассейнов в зоне слабо подвижных вод, а также среди пойменных отложений.

Породы, переходные между вулканогенными и обломочными

Крайними членами этого ряда являются вулканогенные (пирокластические) и осадочные породы.

Пеплы — рыхлые скопления материала, выброшенного вулканами, сцементированные пеплы называются туфами.

К переходным породам относятся туффиты и туфогенные породы.

Туффиты состоят из обломков вулканического стекла, эффузивных пород и минералов (полевых шпатов, пироксенов, амфиболов). Содержание песка, алеврита и глинистых частиц обломочного происхождения до 50%. Образуются они в водных бассейнах и на суше. Цементирующее вещество представлено хлоритами, глинистыми минералами, карбонатами.

Туфогенные породы представляют собой осадочные образования, содержащие небольшую примесь (20−30%) вулканического материала (обломки вулканического стекла, эффузивных пород и минералов). Обломочные частицы окатаны, вулканогенные — угловаты.

Текстуры и структуры туффитов и туфогенных пород — нормальные осадочные (рис. 46), иногда отмечается слоистость.

Рис. 46. Туффиты