Литологическое изучение осадочных пород для фациального анализа

При исследовании любой осадочной горной породы рассматривается обычно три основных момента:

• 1. Состав породы (минералогический, химический (для крупнозернистых) и петрографический);
• 2. Структура породы — размер, форма и характер отсортированности слагающих ее фрагментов (обломочных зерен в обломочных породах, органогенных остатков в органогенных породах);
• 3. Текстура породы-характер взаимного расположения этих фрагментов. Каждый из этих аспектов литологии пород имеет важное генетическое значение.

Генетическое значение состава пород

Исследование состава обломочной части осадочных горных пород дает материал не только для восстановления условий его осаждения, длительности, направления и дальности переноса, но, и для некоторых реконструкций областей сноса, в частности, в решении вопроса о составе пород в областях питания и иногда частично о климате.

Так обилие в тяжелой фракции апатита, циркона, рутила, роговых обманок, а в легкой фракции калиевых полевых шпатов и кварца свидетельствует о размыве гранитоидов. Ассоциация магнетита, титаномагнетита, сфена, основных плагиоклазов, амфиболов и пироксенов наиболее характерна для основных и ультраосновных пород. Последняя ассоциация позволяет предполагать относительно недалекий перенос и аридный климат в пределах области питания, поскольку многие из этих минералов легко истираются при механическом переносе и быстро разрушаются при выветривании в условиях гумидного климата.

Развитие дистена, ставролита, силлиманита, граната, андалузита при значительном количестве в легкой фракции кварца с волнистым и мозаичным угасанием указывает на размыв метаморфических комплексов.

Общая бедность минералами тяжелой фракции, наличие переотложенного глауконита, остатков фосфоритов, кремней, кварцитов свидетельствует о развитии на водосборной площади осадочных пород. Значительно труднее интерпретировать мономинеральный состав обломочной части осадочных пород.

Состав обломочной части дает возможность устанавливать положение областей сноса и пути переноса обломочного материала изучением изменчивости состава и процентных соотношений минералов. Если полученные материалы по процентному содержанию различных кластогенных минералов в ряде разрезов изучаемого стратиграфического подразделения, то можно построить карту или схему количественного размещения минералов по площади. Направление относительного уменьшения содержания неустойчивых минералов и соответственного роста устойчивых, показывает удаление от источника питания и тем самым намечает общие пути переноса материала. При достаточно крупных размерах бассейна, когда обычно существует несколько областей сноса, строят карты терригенно-минералогических провинций — областей седиментации, охарактеризованных одним комплексом легких и тяжелых минералов, связанных с определенными питающими провинциями. Выделяя в пределах одной области седиментации отдельные терригенно-минералогические провинции, можно выяснить, откуда поступал обломочный материал в каждую часть бассейна, установить пути переноса, а часто и выявить неизвестные ранее области суши.

Аутигенные минералы осадочных пород тоже имеют важное значение для реконструкции физико-географических и часто геохимических особенностей сред осадкообразования. При этом необходимо различать минералы, выпавшие в осадок химическим или биохимическим путем в стадию седиментации. Первые — кальцит и доломит в карбонатных породах, сульфаты и галоиды в эвапоритах, пластовые фосфориты характеризуют обстановку бассейна седиментации; вторые — обстановку диагенеза и лишь частично, в каких-то очень общих чертах, могут быть использованы при выяснении собственно седиментационных условий. Минералы, которые однозначно определяют обстановку седиментации, немного.

Наиболее распространенные карбонатные минералы (кальцит и доломит) образуются в широких пределах солености — от слабо минерализованных, практически пресноводных условий до морских, нередко с несколько повышенной соленостью. В то же время достаточно точно установлено, что они образуются в зоне относительно высоких температур. Современные неритовые карбонатные осадки располагаются двумя полосами примерно в пределах 15−25° обеих широт.

Наличие мощных толщ гипсов и ангидритов (или нахождение их в цементе базального типа пойкилитовой структуры), а также галоидных солей четко указывает на высокие стадии засолонения бассейнов, которые обычно определяются резкой аридизацией климата. Причем, чем более растворимые соли встречаются в породе, тем больше стадия засолонения и, в общем случае, тем более сухой и жаркий климат они характеризуют. При этом наличие хлоридов и хлорид-сульфатов говорит о связи соленакопления с морскими бассейнами, карбонатов и сульфатов натрия — с континентальными (озерными). Нахождение автохтонных углей, напротив, свидетельствует о влажности климата и достаточно высокой температуре (по крайней мере, положительной среднегодовой).

В настоящее время все большее генетическое значение приобретают геохимические показатели, поскольку геохимия рассматривает историю отдельных элементов, их миграцию и осаждение. В принципе можно использовать данные о любых элементах, однако элементы с высоким кларком — породообразующие Са, Mg, Si, AI, в отдельных породах Fe, Na, P, Sr и некоторые другие, образуют: минералы и горные породы. В генетическом анализе обычно изучаются не сами элементы, а состоящие из них минералы и породы.

Имеются определенные геохимические показатели условий с точки зрения их окислительно-восстановительного потенциала. Так, в отложениях, формирующихся в восстановительной среде, и часто обогащенных органическим веществом, повышены концентрации меди, никеля, ванадия, молибдена и некоторых других элементов. Например, свинец осаждается в сероводородной восстановительной обстановке, в бессероводородной среде свинец растворим и его содержания весьма низки.

Геохимические данные, в частности содержание стронция, магния, изотопные соотношения и т. д. используются и в других направлениях генетического анализа, например, при определении палеотемператур.