Литологический метод стратиграфии

Группа литологических методов является одной из важнейших, т.к. они основаны на фиксации особенностей вещественного состава горных пород, которые слагают земную кору. С их применением начинаются все стратиграфические исследования. В группе литологических методов рассмотрены: минералого-петрографические, физико-химические и некоторые геофизические методы.

Изучение любого обнажения или скважины начинается с визуальной диагностики породы, или полевого определения (Маслов, 2005; Степанов, Месежников, 1979). В дальнейшем, после получения результатов аналитических исследований полевое определение породы корректируется, а иногда меняется на иное. Основным объектом стратиграфического изучения являются первично слоистые горные породы — осадочные и вулканогенно-осадочные.

К визуальным, т. е. легко наблюдаемым признакам пород, составляющих слой, относятся: тип осадочной породы (основное название), цвет, плотность, крепость, минеральные компоненты, структура, текстура, включения (состав, форма, размер и количество), диагенетические изменения, признаки цикличности, наличия перерывов, биотурбированности, геоморфологическая выраженность, и др.

Различные горные породы и разные присущие им признаки играют неодинаковую роль в проведении разных этапов стратиграфических исследований. Кратко охарактеризуем возможности основных особенностей горных пород осадочного происхождения.

Важнейшим из всех визуальных признаков является тип породы, составляющей слой. От правильности полевой диагностики во многом зависит направления дальнейших исследований, т.к. если геологом будет дано неверное название породы, он может провести неверную разбивку и сопоставление с другими разрезами и региональной схемой, а также пропустить ценное сырье. Поэтому всегда надо предполагать возможные варианты определения горной породы и при сомнениях указывать иное название в скобках с вопросом. Здесь ключевое значение имеют базовые знания специалиста в области минералогии и литологии: умение диагностировать минералы, смотреть в лупу, пользоваться полевыми реактивами, давать оценку размерам и количеству зерен, верно охарактеризовывать форму кристаллов и зерен, определять степень кристалличности и др. Важно уметь находить визуальные отличительные признаки для разных типов пород (Маслов, 2005).

Например опоки всегда имеют раковистую поверхность скола (ОКТ — квазикристаллическая разновидность кремнезема, имеет раковистый скол даже на микроуровне, как у стекла). Наличие раковистого скола у других литологических типов пород (песчаников, доломитов) свидетельствует об их окремнелости (Основы стратиграфии, 2010).

Следующий признак породы, который заносится в полевую документацию, это цвет. В ряде случаев именно окраска позволяет картировать отмеченные литостратоны, особенно это относится к событийным уровням (маркирующим горизонтам), контрастно выделяющимся по вещественному составу среди вмещающих толщ, в том числе и по окраске. Достаточно сложно оптимально охарактеризовать окраску породы при документации переслаивающихся пестроокрашенных толщ. Например, уржумские образования Волго-Уральской области Русской плиты. Алевролиты и аргиллиты здесь имеют шоколадно-коричневые, розовои кирпично-красные, фиолетовые оттенки и участками даже в пределах одного слоя переходят в голубовато-серые мергели. Такое разнообразие цветовой гаммы свидетельствует о сложном характере окислительно-восстановительных процессов в осадочном бассейне, т.к. вся эта «радуга» обязана присутствию разных окислов железа.

Такие признаки как плотность и крепость породы важны при описании обломочных неравномерно литифицированных пород, у которых возможно варьирование количества цемента, вплоть до его отсутствия. Очень часто в разрезе присутствуют: конгломераты и гальки, песчаники и пески, алевролиты и алевриты, аргиллиты и глины. Для несцементированных разностей обязательно указывается рыхлая порода или плотная, для сцементированных — степень крепости: слабые, средние, крепкие, иногда — «звонкие». Минеральные компоненты приводятся как для уточнения основного названия псефитов, псаммитов, карбонатных пород (например: песчаник кварцевый, алеврит глауконит-кварцевый, мергель доломитовый), так и для характеристики второстепенных компонентов породы (например: песчаник глауконит-кварцевый, фосфоритсодержащий; опока известковистая).

Структура является одной из основных характеристик породы. Среди обломочных пород выделяются по размеру зерен: тонкокрупнозернистые структуры (конкретные размеры зерен в разных классификациях могут отличаться). Структуры некоторых карбонатных пород могут различаться по степени кристалличности (известняк крупнокристаллический, доломит пелитоморфный). Текстурные особенности. Если в обломочных пород текстурный признак выступает как один из многих, то для карбонатных, глинистых, соляных, кремнистых и некоторых других пород это свойство следует считать ведущим. Различают массивные, параллельно-косослоистые, гонко-, толстослоистые, ясно-, неяснослоистые и т. п. По этому же признаку выделяют кавернозные, пористые, выветрелые породы, а также толщи, обладающие определенной отдельностью. (Прозоровский, 2010).

Включения. К ним относятся органические остатки (их можно классифицировать по систематическому составу, распространению и количеству в породе, по ориентировке, сортировке, сохранности и т. п.), конкреции карбонатного, кремнистого, железистого состава, жеоды (кварца, аметиста и др.), оолиты и др., для которых указываются: процентное содержание, размеры, форма, внутреннее строение, сортировка и др. особенности. Диагенетические (или вторичные) изменения фиксируются в обязательном порядке. Так, разная степень загипсованности характерна для разных картируемых подразделений верхнеказанских отложений на Печищинском полигоне. В осадочных разрезах часто встречается вторичные изменения, зачастую характерные для отдельных интервалов разреза и прослеживающиеся по латерали: сульфидизация, ожелезнение, налеты окислов марганца, пятна окремнения и др.

Признаки цикличности часто используются для расчленения первично осадочных и вулканогенно-осадочных пород. Циклическое строение, т. е. многократное чередование в толще одних и тех же последовательностей слоев, характерно для речных, угленосных, соленосных, а также отложений берегов и склонов морских бассейнов и тектонически активных зон, в которых интенсивность и очередность седиментологических процессов закономерно повторяется. Этот признак может быть проявлен также в областях с ясно выраженной сезонностью климата. Изучению цикличности и е? значению для стратиграфии посвящали свои исследования такие выдающиеся геологи, как Э. Зюсс (Zuess), Ф. Прюво (Pruvost), Дж. М. Веллер (Weller), П. Р. Вейл (Vail), Б. Хак (Haq) и др., российские исследователи — Ю. А. Жемчужников, И. Б. Вассоевич, Л. Б. Рухин, Н. В. Логвиненко, Ю. Н. Карагодин, В. П. Алексеев и др. Часто смежные литостратоны сменяют друг друга, постепенно теряя признаки более древнего и приобретая — более молодого. Тогда между типично выраженными единицами располагается более или менее мощная пачка переслаивания. В таком случае границы между ними проводятся субъективно. Для необходимой в данном случае однозначности проведения рубежа используются следующие возможности.