авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 11 |

«н. В. ЛОГВИНЕНКО ПЕТРОГРАФИЯ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД (С ОСНОВАМИ ...»

-- [ Страница 6 ] --

Сапропелиты. К сапропелитам относятся богхеды, кеннель богхеды и сапроколлиты. Это матовые угли массивного сложения Таблица Техническая классификация каменных углей (по Грюнеру) * Компоненты, % Выход Марки углей Свойства кокса летучие кокса в % С H 0+N 1. Сухие длиннопламен н ые 75—80 5,5-4, 50-40 19,5-15 50-60 Порошок II. Жирные длиннопламен ные — газовые.... 40-32 80—85 5,8-5,0 1,2-10 60-68 Сплавленный, сильно вспучен I I I. Собственно ж и р н ы е или 84—89 11—5, кузнечные 32—26 5,5-5,0 Сплавленный, средней 68- плотности 6,5—5, 5,5-4, 88—91 Сплавленный, очень 26-18 74- плотный V. Тощие или полуантра 5,5- 90-93 4,5-4,0 Слабо с п е к ш и й с я 18-10 82- 93—95 4,0-2,0 3, 10-8 Порошок 96- * Современная промышленная классификация углей Донбасса содержит т а к и е марки:

Г Д — д л и н н о м п л а м е н н ы е V 37%, Г Г — г а з о в ы е V — 35% и б о л е е, Г Ж — ж и р н ы е V — 27—35%, Г К — коксовые V — 18—27%, Г ОС — о т о щ е н н ы е с п е к а ю щ и е с я V — 1 4 — 2 2 %, T —тощие V "—9-17%, Г П А — п о л у а н т р а ц и т ы V 9%, А — антрациты V 2%...

Таблица Состав и свойства каустобиолитов Компоненты а;

а;

Элементарный с о с т а в вещества а2 Теплотворная Летучие я са о, б е з в о д н о й и б е з з о л ь н о й массы Породы способность о а S в в ккал са •в­ ^ю о " о °" ч° О I U о СО N «• = Рг а * т н Антрацит. Донбасс, Боково, 3, 3,11 9,45 1,78 1,00 4, 2,33 0,06 92,97 1, Тощий уголь. Донбасс, Красно­ — 0,54 6,14 4,01 1;

08 11, 0,98 1,44 2,91 92, Коксовый уголь. Донбасс, До­ — 0,83 5,74 2, 90,76 4,70 1,31 23,60 2, 1, Длиннопламенный уголь. Дон­ басс, А л м а з н а я, пл. K.... 1, 2,17 0,004 44,26 1,41 5,98 9,09 79,53 5,10 13, Подмосковный бурый уголь, — — — — — — 4900­ 14,30 7,17 1—4,5 60­ Бурый уголь. Украина, Екате­ теринпольское месторожде­ 21,04 22,22 72,31 0, 1,30 7,86 О т 0,30 6, до 64% Лигнит, Украина, Вышгород­ — Л а б о р а т о р ­ 16,06 0,97 75,93 15,71 2,21 5,64 24, 69, ная проба — — — Нефть. Г р о з н ы й, Кавказ.... 0,8506 8 6, 4 2 12,62 Нет 0,32 0,68 10 — с раковистым изломом светло-коричневого, серо-черного и жел­ то-бурого цвета, вязкие. Они так же, как и горючие сланцы, загораются от спички и при горении издают запах жженной ре­ зины.

Сапропелиты залегают в виде линз и прослоев среди гумусо­ вых углей, реже образуют самостоятельные пласты. Состоят они из остатков водорослей (овальные тела), иногда спор и сапропе­ левой и гумусовой основной массы светло-бурого или зеленова­ того цвета.

Некоторые разности целиком состоят из бесструктур­ ной желтоватой основной массы (сапроколлиты). Отличаются от гумусовых углей высоким выходом летучих (до 9 0 % ), первично­ го дегтя и высоким содержанием водорода. Сапропелиты и лип­ тобиолиты сохраняют свою индивидуальность среди бурых и ка­ менных углей при невысокой степени метаморфизации. На стадии тощих углей и антрацитов благодаря высокой метаморфизации органического вещества различие между гумусовыми, сапропели­ товыми и липтобиолитовыми углями стираются. В этом случае судить об исходном веществе можно только по химическим ана­ лизам. Ниже приведен элементарный состав различных гумусо­ вых углей, липтобиолитов, сапропелитов и нефти (табл. 53).

Таблица Элементарный состав каустобиолитов в % на органическую массу о с N H Название 50 6 1 59 6 Торф Бурый уголь 5,5 0, 69 5 Каменный уголь... 82 0, 2,5 Следы 2, 7—8 1—3 20— 52- Г о р ю ч и й сланец... 60-75 7—9 2-4 10— 72—77 9—10 10— 0,7—0, 75-85 5-10 10- 84-88 12-14 1- Согласно современным представлениям в процессе образова­ ния угля можно различать три последовательных стадии.

Первая стадия — накопление органического вещества и прев­ ращение его в торф. В эпохи углеобразования на земной поверх­ ности существовали обширные заболоченные прибрежно-морские и аллювиальные равнины, покрытые лесом. Поколения растений гибли и накапливались в болотах на месте роста растений (авто хтоно) или в других местах (аллохтонно).

В болотах при затрудненном доступе воздуха и участии бак­ терий растительные ткани разлагались и превращались в торф.

В зависимости от водного режима болот и торфяников (положе­ ние уровня грунтовых вод, проточные или непроточные болота) преобладали либо процессы гелефикации — разбухания и превра­ щения в коллоид, либо процессы фюзенизации — обугливания.

Смолистые части растений при этом мало изменялись. Таким пу­ тем образовались залежи торфа.

Вторая стадия — превращение торфа в бурый уголь. Благода­ ря опусканию земной поверхности болота и торфяники покрыва­ лись морскими или озерными водами, на слой торфа отлагались различные осадки, мощность которых постепенно наращивалась.

Толщи осадков, содержащие торф, перемещались из зоны осад­ кообразования в стратисферу и попадали в среду с повышенными давлением и температурой. В процессе перемещения происходило уплотнение, отжим воды и другие физико-химические изменения.

В результате повышалось содержание углерода (процесс углефи кации). Таким путем из торфа возникает бурый уголь. На этом процесс образования углей во многих случаях заканчивается (карбоновые бурые угли Подмосковья, третичные бурые угли Украины и др.). Для того чтобы образовались каменные угли, необходим более сильный преобразующий фактор.

Третья стадия — переход бурого угля в каменный уголь и ан­ трацит. Преобразующим фактором является накопление мощной толщи осадочных пород и погружение пластов бурого угля на глубины порядка 5—10 км, где температура возрастает до 100— 300° С, а давление — до 1000—3000 атм. Некоторую роль играет также внедрение магмы (повышение температуры) и, возможно, складкообразовательные движения (повышение давления и тем­ пературы).

В процессе метаморфизации органического вещества происхо­ дит дальнейшее повышение содержания углерода (обуглерожи­ вание) и одновременно уменьшение содержания летучих веществ, изменение структуры (появление анизотропии).

Установлено, что степень углификации или метаморфизма углей зависит от мощности толщи покрывающих угли пород. Чем больше мощность покрывающих уголь пород, тем меньше они содержат летучих. Эта закономерность проявляется во многих бассейнах мира, в том числе и в Донецком. Мощность угленосной толщи Донбасса увеличивается с северо-запада на юго-восток, в этом же направлении увеличивается степень метаморфизма уг­ лей: на северо-западе развиты длиннопламенные угли, на юго востоке — антрациты.

Анализируя распределение углей во времени (в страти­ графическом разрезе), можно выделить три наиболее важные эпохи углеобразования: каменноугольно-пермская 4 1 % запасов углей Земного шара, юрская — 4% запасов углей* и третичная — 54%.

* Частично и меловая.

Если рассматривать распространение углей в пространстве — на поверхности суши, то увидим, что угли одной эпохи углеобра зования встречаются в одних областях, другой — в других. Воп­ рос о закономерности размещения углей на земном шаре — тео­ рия поясов и узлов угленакопления — разработан П. И. Степано­ вым и его учениками.

Н а земном шаре в каждую угольную эпоху существовали свои пояса угленакопления, в пределах которых отмечаются мак­ симумы угленакопления или узлы. Для среднекаменноугольной эпохи выделяется субширотный экваториальный пояс угленакоп­ ления, который протягивается от центральных штатов США че­ рез Пенсильванию, Англию, Францию, ФРГ, Силезский бассейн в Польше, в Донбасс и далее на юго-восток. В пределах этого пояса выделяются три узла угленакопления в среднекаменно угольную эпоху: Северо-Американский, Западно-Европейский и Восточно-Европейский.

В пермский период выделяется субширотный экваториальный пояс угленакопления, протягивающийся от Северной Америки, через Южную Европу и Индию и северный пояс (умеренно-влаж­ ного климата) — от Печорского бассейна через Тунгусскую угле­ носную площадь и Кузнецкий бассейн в Китай.

В третичный период существовал экваториальный широтный пояс угленакопления;

от северной части Южной Америки через Африку и Юго-Восточную Азию и Северный пояс, следующий от западной части Северной Америки через Северную Европу, Урал и далее до берегов Тихого океана.

Наиболее крупные угольные бассейны мира расположены в центральных штатах США, Англии, Бельгии, Голландии, ФРГ (Вестфальский бассейн), Польше (Верхняя Силезия), СССР (Донбасс) — каменноугольного возраста;

Печорский бассейн, Тунгусская угленосная площадь, Кузнецкий бассейн — пермско­ го возраста;

многочисленные бассейны Северо-Восточного Ки­ тая, Дальнего Востока, Южной Сибири и Средней Азии — перм­ ского, юрского, мелового и третичного возраста.

По запасам ископаемых углей СССР стоит на первом месте в мире.

Угли представляют собой ценнейшее полезное ископаемое.

Они применяются как топливо, при выплавке металлов и служат сырьем для химической промышленности.

Нефть, битумы и горючие газы. Н е ф т ь — маслянистая жид­ кость, обычно черного или темно-бурого цвета, реже бесцветная.

Состоит из различных углеводородов: насыщенных, или парафи­ новых СпНгп+2, ненасыщенных, или нафтеновых С Н 2 п, и арома­ п тических СпНгп-х, где х = 6, 8, 10 и т. д. Парафиновые нефти свет­ лые и легкие, нафтеновые — темные и тяжелые, ароматические встречаются сравнительно редко, чаще всего в их состав входят два или даже три типа углеводородов.

Углеводороды, входящие в состав нефти, представляют собой газы, жидкости и твердые вещества. Следовательно, нефть пред­ ставляет собой сложный раствор углеводородов, где в жидкой фазе растворены твердые и газообразные вещества. По составу углеводородов нефти разделяются на шесть типов: метановые, метано-нафтеновые, нафтеновые, нафтено-метано-ароматические, нафтено-ароматические и ароматические.

Удельный вес нефти изменяется от 0,75 до 1,016, обычно она плавает на воде, редко тонет в воде. Нефть является оптически активной жидкостью — вращает плоскость поляризации свето­ вого луча почти всегда вправо, люминесцирует в ультрафиолето­ вых лучах (частично при дневном свете) в голубых и желто-бу­ рых тонах.

Геологические условия нахождения нефти очень разнообраз­ ны, она залегает в песках, песчаниках, алевритах;

алевролитах, известняках и других пористых или трещиноватых породах.

Обычно эти лороды морского происхождения, лагунно-заливные или дельтовые. Принято различать нефтематеринские породы и свиты, где она образуется, и коллекторы нефти, где находит себе место и откуда извлекается человеком. Нефтематеринскими по­ родами обычно являются глины и аргиллиты, богатые органиче­ ским веществом, реже известняки, доломиты и мергели. Нефть может встречаться и в других породах, вплоть до изверженных, но надо полагать, что она находится там во вторичном залегании.

Д л я накопления нефти — образования месторождений — бла­ гоприятны куполовые структуры, брахиантиклинальные складки, флексуры, ископаемые рифовые массивы и т. п., а также чередо­ вание в разрезе проницаемых и непроницаемых, пористых и непо­ ристых пород. В месторождениях нефти всегда происходит рас­ слоение компонентов по удельному весу: в верхней части распо­ лагается газ, в средней части — нефть, в нижней — вода.

Воды нефтяных месторождений обычно высокоминерализо­ ванные, сульфатные и хлоридные, содержащие бром и йод. Ве­ роятно, это погребенные морские воды с значительно более высо­ кой, чем в морских водах, минерализацией (благодаря застой­ ному режиму).

Нефтяные месторождения встречаются в отложениях почти всех систем от кембрия до четвертичных. Максимумы нефте образования несколько смещены по отношению к максимумам углеобразования. Месторождения располагаются по окраинам геосинклиналей, особенно часто в предгорных прогибах и на платформах.

Относительно способа образования нефти существует целый ряд гипотез. Все они могут быть разделены на две категории:

гипотезы неорганического и гипотезы органического происхожде­ ния нефти.

Гипотезы неорганического происхождения нефти. 1. Космиче •екая гипотеза. Исследование комет, метеоров, метеоритов, соста­ ва атмосферы планет показывает, что в большинстве космических тел имеются углеводороды. Когда образовалась Земля как пла­ нета, она также содержала значительное количество углеводоро­ дов. Вещество Земли впоследствии дифференцировалось — рас­ слоилось, более легкие компоненты всплыли кверху, более тя­ ж е л ы е — погрузились вниз. Углеводороды при этом поднялись ближе к поверхности земли. Взаимодействуя друг с другом, они сложились, в конце концов, в нефтяные продукты, а затем миг­ рировали в пористые породы и образовали нефтяные месторож­ дения.

2. Гипотеза Д. И. Менделеева. Д. И. Менделеев, основываясь на лабораторных опытах, предполагал, что вода, проникая на глубину, встречала раскаленный карбидный слой и превращалась в пар. Пар, взаимодействуя с карбидами, давал начало углеводо­ родам. Образовавшиеся таким путем углеводороды, взаимодей­ ствуя друг с другом и мигрируя в стратисферу, дали начало нефти.

В настоящее время ряд исследователей (Кудрявцев, Порфирь ев, 1955—1963) воскрешают гипотезу неорганического происхож­ дения нефти, утверждая, что под крупным месторождением неф­ ти имеются изверженные породы, откуда поступают углеводоро­ ды, преобразующиеся в осадочных породах в нефть.

Гипотезы органического происхождения нефти. Сторонники зоогенного происхождения нефти предполагают, что нефть обра­ зуется в результате массовой гибели животных, например рыб или простейших. Разложение тел рыб в морских илах дает нача­ ло углеводородам и т. д.

Гипотезы фитогенного происхождения нефти исходят из того, что нефть образуется в результате разложения массовых скоп­ лений водорослей.

Следует отметить также так называемую дистилляционную гипотезу, согласно которой сначала образовались угольные зале­ жи, затем происходило внедрение интрузий, подогревавших угольные залежи. Происходила перегонка угля без доступа воз­ духа. В процессе перегонки отделялись газы, которые взаимодей­ ствуя друг с другом и усложняясь (полимеризация) в водной среде, давали начало нефтепродуктам. На месте залегания углей оставался коксовый остаток. В каменноугольных бассейнах Анг­ лии известны случаи, когда вблизи сильно метаморфизованного, превращенного в природный кокс угольного пласта благодаря внедрению изверженных пород находили скопления битумов. Та­ кие факты в природе известны, но масштабы явлений настолько незначительны, что трудно предположить образование крупных залежей нефти этим путем.

Современные представления о генезисе нефти. Исходным ве­ ществом для нефти является органическое вещество. Опыты по изучению органического вещества различных морей (Черного, Каспия и др.) показали, что из планктона путем перегонки мож­ но получить все углеводороды, входящие в состав нефти. Биомас­ са планктона велика и, естественно, может дать начало значи­ тельным скоплениям нефти.

По абсолютной биомассе на первом месте стоит фитопланк­ тон— микроскопические водоросли, развивающиеся в поверхност­ ной толще морских и океанических вод в массовых количествах.

На втором — зоопланктон, на третьем — все остальные организ­ мы: нектон, бентос (макро и микро), морские водоросли, расти­ тельный и животный детрит, приносимый с суши.

Организмы, отмирая, падают на дно и захороняются в мор­ ских илах. Морские илы, содержащие органическое вещество, перекрываются следующей порцией осадков. Начинается разло­ жение органического вещества при непременном участии бакте­ рий. На разложение органического вещества расходуется весь кислород, создается восстановительная обстановка. В результате этого процесса, в значительной мере органического — бактери­ ального разложения, образуются мельчайшие капельки и пленки углеводородов. Илистые осадки, содержащие органическое ве­ щество и первичные углеводороды, перекрываются новыми тол­ щами, претерпевают диагенетические изменения и уходят из зоны осадкообразования в стратисферу. В период диагенеза продолжается образование нефти, бактериальная деятельность постепенно затухает, но в отличие от образования углей, отжима воды здесь не происходит. В условиях повышенной температуры (до 200° С) и давления до 1000—2000 атм происходит усложне­ ние молекул углеводородов (полимеризация) и постепенный отжим капелек и пленок нефти из нефтепроизводящих глинистых пород в коллекторы нефти. Миграции нефти способствует обра­ зование при повышенных давлении и температуре системы: пары воды — углеводороды, обладающей высокой подвижностью.

Нефть встречается в тех же отложениях, что и ископаемые угли. Широко распространена она в отложениях третичного пе­ риода, юрского и пермского, известна также нефть каменно­ угольного периода, девонская, силурийская и кембрийская.

На Земном шаре можно выделить такие нефтеносные площа­ ди: Малоазиатский узел, где сосредоточено более / нефти Зем­ ного шара (Иран, Ирак, Саудовская Аравия), юго-западные шта­ ты США, Мексика, Южная Америка (Уругвай, Парагвай, Ар­ гентина), Индонезия.

В Советском Союзе крупные нефтяные месторождения сосре­ доточены на Кавказе — Апшеронский полуостров, Грозненский, Майкопский, районы;

на территории между Волгой и Уралом (Второе Б а к у ). На Кавказе нефть третичного возраста, а в Ура­ ло-Волжской области — девонского и каменноугольного.

Значительные месторождения нефти известны на Украине:

Прикарпатье, Полтава, Миргород и др. В настоящее время неф­ тяные месторождения открыты в Западной Сибири.

Нефть — ценнейшее полезное ископаемое. Из нее получают бензин, керосин и многие другие продукты, без которых немысли­ ма жизнь современного человека. Нефть широко применяется для органического синтеза.

Твердые битумы. Твердые битумы обычно представляют собой продукты изменения (окисления) нефтей и встречаются в нефте­ газоносных областях. Первой стадией окисления нефти является мальта и кир, затем следуют асфальты и озокериты.

Озокерит — порода буровато-желтого, зеленовато-желтого, бурого цвета, состоит из смеси твердых углеводородов парафи­ нового ряда с небольшой примесью жидких и газообразных;

пла­ вится при температуре 58—85° С, излом его — плоскораковистый, занозистый, летом в обнажениях имеет мазеобразную консис­ тенцию. Залегает обычно в виде жил, реже пластами (Фергана, Челкен).

Асфальт — порода почти черного цвета, твердая и вязкая.

Удельный вес 1,0—1,2, твердость 3. Состоит из смеси смол (40— 5 0 % ), масел (до 40%) и асфальтенов. Содержание углерода в асфальте 80—85%, водорода до 12%, серы, кислорода и азота до 2—19%. Обычно залегает в виде жил.

Кериты — высокометаморфизованное органическое вещество нефтяного ряда, встречающееся в метаморфизованных осадоч­ ных породах (глинистые сланцы, аспидные сланцы, филлитопо­ добные сланцы и др.). Отличаются от других битумов более вы­ соким содержанием углерода и нерастворимостью в органических растворителях.

Горючие газы. Различают газы, связанные с угольными мес­ торождениями и состоящие почти целиком из метана, и газы, связанные с нефтяными месторождениями, тоже метановые, но с более или менее значительным содержанием тяжелых углеводо­ родов.

Практическое значение имеют газы, связанные с нефтяными месторождениями. Состоят они из метана, содержат в различной пропорции азот, углекислоту, иногда сероводород, довольно часто гелий, аргон и другие благородные газы в количествах от следов до нескольких процентов.

По содержанию тяжелых углеводородов различают «сухие»

газы (тяжелые углеводороды составляют доли процента) и «жир­ ные» (тяжелых углеводородов от нескольких процентов до нес­ кольких десятков процентов).

В связи с высокой миграционной способностью газов место­ рождения их часто встречаются вдали от месторождений нефти (Шебелинка, Бухара и др.).

Месторождения горючих газов в СССР известны в Прикар патье (Дашава), северо-восточной Украине (Шебелинка), Са­ ратовском Поволжье, Бухаре и др.

Горючие газы используются как топливо в быту и промышлен­ ности и как сырье для получения самых различных синтетиче­ ских материалов: пластмассы, искусственного волокна и др.

Нами были описаны наиболее распространенные типы осадоч­ ных пород и по возможности приведены конкретные данные о их минеральном и химическом составе. Помимо описанных типов пород некоторыми исследователями выделяются еще дополни­ тельные: медистые, цеолитовые, серные и другие горные породы.

Что же они представляют собой? Действительно ли это по­ роды?

Медистые породы — это терригенные породы: песчаники, алевролиты, аргиллиты, содержащие в виде цемента или в виде примазок по плоскостям напластования минералы меди (глав­ ным образом окисные, реже сульфиды). Содержание окиси меди обычно составляет доли процента.

Цеолитовые породы обычно представляют собой песчаники, алевролиты, реже известняки с цеолитовым цементом или выде­ лениями цеолитов.

Серные — это сульфатно-карбонатные породы, обычно содер­ жащие битумы и выделения кристаллической серы. Содержание цеолитов и серы, как правило, невысокое, порядка нескольких процентов и только в некоторых случаях встречаются высокие концентрации серы и цеолитов (юрские песчаники Закавказья, гипсы Прикарпатья и др.).

Приведенные данные свидетельствуют о том, что по существу нет никаких самостоятельных медистых, цеолитовых и серных пород, а имеются соответствующие обломочные, карбонатные и другие типы пород, содержащие тот или иной минерал. Поэтому нет необходимости выделять их в особые типы.

Часть третья СОСТАВ, С Т Р О Е Н И Е И У С Л О В И Я ОБРАЗОВАНИЯ ОСАДОЧНЫХ ТОЛЩ Условия образования осадков и осадочных пород определяются динамикой, физико-химическими и термодинами­ ческими условиями среды и жизнедеятельностью организмов.

Условия образования осадочных толщ помимо этого зависят от геотектонического режима территории. Причем наибольшее значение имеют вертикальные движения земной коры перемен­ ного знака и меняющейся амплитуды, так называемые колеба­ тельные движения, которые вызывают существенные изменения физико-географических условий на земной поверхности и этим определяют особенности образующихся осадков. Масштаб и знак (поднятие или опускание) определяют направление про­ цесса (размыв или отложение) и мощность осадочных толщ.

Чем больше амплитуда погружений, тем более мощные толщи осадков могут отложиться на данной территории.

Режим колебательных движений в геосинклиналях и на плат­ формах, как известно, неодинаков: в первых наблюдается боль­ шая амплитуда погружений и накапливаются мощные толщи осадочных пород. На платформах размах погружений незначи­ тельный и осадочный чехол имеет небольшую мощность. Мощ­ ность и скорость накопления осадков оказывает влияние на ха­ рактер процессов диагенеза и последующих изменений осадочных пород.

Режим колебательных движений определяет также строение осадочных толщ. Осадочные породы в большинстве своем зале­ гают в виде слоев и пластов обычно значительной протяженно­ сти, с более или менее параллельными поверхностями. Термины «пласт» (bed) и «слой» (layer) часто употребляются как равно­ значные по отношению ко всякому плитообразному телу горной породы. Однако пласт в свою очередь может быть слоистым, поэ­ тому некоторые авторы вводят понятия собственно слоистости — первичной пластообразной формы тел — и подчиненной ей слойча тости — внутренней сингенетической текстуры слоев (Вассоевич, 1952). Другие исследователи слоем в широком смысле слова счи­ тают одновременные осадки на дне бассейна, состоящие из раз­ ного материала (отложения различных фаций), а однородные по составу и условиям образования, но неодновременные отложения называют пластами (Жемчужников, 1958). Однако ни то, ни другое определение не получило всеобщего признания.

Под термином пласт мы будем понимать плитообразное тело осадочной породы, представляющее собой единицу подразделе­ ния разреза по вещественному составу, например пласт глины, песка, песчаника, известняка и т. п. Образование пластов проис­ ходит благодаря колебательным движениям земной коры, в ре­ зультате перемещения береговой линии бассейнов, изменения ба­ зиса эрозии и т. п. Слоистость — текстурный признак пластов и образуется под воздействием течений, волнения, изменения со­ става и интенсивности приноса обломочного материала, периоди­ ческого осаждения вещества из водных растворов, жизнедеятель­ ности организмов и т. п. В некоторых случаях пласт может со­ стоять из одного слоя (стабильность условий осадконакопления в течение некоторого периода времени), тогда пласт эквивален­ тен слою.

Колебательные движения являются причиной ритмичности и цикличности осадочных толщ. Ритмы и циклы представляют со­ бой закономерно повторяющиеся комплексы пластов и фаций осадочных пород, возникшие в результате поднятий и опусканий и связанных с ними изменений условий осадконакопления.

Глава девятая ФАЦИИ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ Фации Фация — это обстановка осадконакопления (сов­ ременная или древняя), овеществленная в осадке или породе.

Обстановку осадконакопления мы можем характеризовать с точ­ ки зрения динамики среды, физико-химических условий среды, условий существования организмов, а также физико-географиче­ ских условий: климат, ландшафт и место данной обстановки в ландшафте суши или на дне моря.

Обстановку осадконакопления можно наблюдать и изучать в настоящее время, обстановки геологического прошлого мы поз­ наем, изучая осадочные горные породы.

Фация едина, поэтому вряд ли целесообразно выделять спе­ циально топофации, биофации, литофации, геохимические фации и т. п.

Естественно, что изучая какие-либо осадки или породы, пале­ онтолог уделяет больше внимания изучению органических остат­ ков и дает полную биологическую характеристику. Однако и в этом случае он не может не осветить другие характерные черты фаций: гранулометрию (в карбонатных илах, песках или глинах залегают изученные им организмы), геохимические условия сре­ ды (есть или нет в осадках пирит, сидерит, глауконит), топо­ графические условия осадконакопления (литораль, мелководная часть шельфа, глубоководная часть шельфа) и т. п.

Минералог или петрограф, естественно, лучше изучит тексту­ ры, структуры и вещественный состав и даст детальную геохими­ ческую и гранулометрическую характеристику фаций. Однако он не может пройти мимо органических остатков и не дать хотя бы краткой биологической характеристики на основе последней топографической и климатической характеристик условий осад­ конакопления.

Д л я характеристики фаций имеют значение следующие фак­ ты: присутствие или отсутствие органических остатков (их видо­ вой состав и условия захоронения), состав и условия нахождения аутнгенных диагенетических минералов и конкреций, текстуры и структуры осадка или породы, гранулометрия осадка или по­ роды и, наконец, в какие фации переходит данный осадок или порода по горизонтали и вертикали.

Классификация фаций. Фации принято подразделять по фи­ зико-географическим условиям на морские, 'переходные и кон­ тинентальные.

В группе морских фаций выделяются фации литорали, суб литорали, мелководья отделенного от моря баром или острова­ ми, мангровых зарослей, отмелей и баров, удаленной от берега литорали, удаленной от берега сублиторами, коралловых рифов, открытого моря — мелководной области шельфа,— глубоковод­ ной области шельфа, континентального склона (батиальные), абиссальные — глубоководные.

В группе переходных фаций различают лагунные и лагунно заливные с затрудненным доступом свежих вод — осолоненные;

лагунные и лагунно-заливные с соленностью, близкой к нормаль­ ной (морской);

лагунные и лагунно-заливные с притоком пресных вод — опресненные или фации естуарий и лиманов;

фация дельт.

В группе континентальных фаций различают аллювиальные, делювиальные, пролювиальные, элювиальные, озерные (пресные ;

;

;

;

Рис. 54. Схема строения аллювия поймы (по Н и к о л а е в у ) :

1 — р у с л о, 2 — проток, 3 — п р и т е р р а с н а я речка, 4 — з а б о л о ч е н н а я с т а р и ц а.

5 — пойменный а л л ю в и й, 6 — р у с л о в ы й а л л ю в и й, 7 — а л л ю в и а л ы ю - д е л ю в и альныс о с а д к и, 8 — в з б у г р е н н ы е пески п р и р у с л о в о г о в а л а, 9 — старинный а л л ю в и й. 10 — галечник р у с л о в о г о а л л ю в и я. И — коренные п о р о д ы озера), соленых озер, болотные и озерно-болотные, ледниковые и флювио-гляциальные, эоловые.

Каждая подгруппа фаций (или макрофация по Рухину, 1953) в свою очередь состоит из ряда конкретных фаций (микрофацнй по Рухину). Например, аллювиальная подгруппа фаций состоит из фации перлювия (скопления промытых речной водой грубых продуктов выветривания — валунов, камней и т. п. на склоне и дне реки), русловых, или пристрежневых, фаций, фаций прирус­ ловых отмелей, фаций перекатов, пойменных фаций, фаций ста­ риц и озер (в том числе заболоченных стариц и озер-торфяников поймы, рис. 54). Д л я примера рассмотрим некоторые конкретные типы фаций.

Фации аллювия. Русловые, или пристрежневые, фации рав ниных рек обычно представлены грубыми и крупнозернистыми песками с гравием и мелкой галькой. В русловых осадках наблю­ дается диагональная слоистость речного типа — серии косых однонаправленных слоев, этажно расположенных друг над дру­ гом. Наклон слоев в одну сторону (по течению), углы наклона крутые. Более грубый материал располагается в основании серий н имеет неправильную линзовидно-косую слоистость. Мощность отложений невелика, распространение полосовое — в виде непра,в ильных узких лент, вытянутых л а значительное расстояние.

Фации прирусловых отмелей равнинных рек представлены мелко- и тонкозернистыми песками с диагональной слоистостью иного типа — так называемая перекрестная слоистость — чередо­ вание серий косых слоев, наклоненных в разные стороны. Контак­ ты между сериями четкие. Мощность прирусловых песков от нескольких до десятков метров. Распространение также поло­ совое.

В отложениях русла и прирусловых валов захороняются ство­ лы деревьев.

Фация поймы равнинных рек сложена алевритовыми и глини­ стыми осадками, обнаруживающими тонкую горизонтальную, го­ ризонтально-волнистую и линзовидную слоистость. Иногда встре­ чаются линзы мелкого песка с косой слоистостью. Основная масса материала осаждается на пойме во время паводка. В пе­ риод между паводками формируется почва, поселяется расти­ тельность. Поэтому осадки поймы всегда содержат мелкий расти­ тельный детрит. Распространение осадков поймы полосовое. В по­ перечном направлении они переходят в осадки русла.

В старицах и озерах поймы отлагаются тонкие глинистые и глинисто-алевритовые илы с высоким содержанием органическо­ го вещества. Эти илистые осадки имеют тонкую горизонтальную и горизонтально-волнистую слоистость, иногда переслаиваются с алевритами и тонкими песками. В озерах поймы нередки отло­ жения карбонатных осадков — пресноводного мергеля — пористо­ го глинисто-карбонатного осадка с пресноводной фауной.

В заболоченных водоемах поймы происходит отложение тор­ фа и сапропеля.

Характерным признаком аллювиальных фаций является нали­ чие растительного детрита почти во всех типах осадков, иногда присутствие пресноводной и наземной фауны (пелециподы, гаст роподы, а также позвоночные).

На современных террасах и в ископаемых отложения часто наблюдается дву- и трехчленное строение аллювия (снизу вверх):

1) грубые песчаные осадки русла, 2 ) алеврито-глинистые отложения поймы, 3 ) озерные и болотные осадки.

Отложения горных рек отличаются широким развитием га­ лечников и даже валунных накоплений в русловой и прирусловой фациях и переслаиванием галечников и песков с суглинками и глинами в пойменных фациях.

В заключение приведем наиболее характерные признаки ал­ лювиальных фаций равнинных рек.

1. Широкое развитие песчаных и алеврито-глинистых осадков, содержащих растительный детрит, иногда пресноводную фауну.

2. Песчаные осадки характеризуются недостаточной сортиров­ кой и не очень хорошей окатанностью и часто наличием диаго нальной слоистости руслового или потокового типа, а также пе­ рекрестной слоистости прирусловых валов.

3. По простиранию и по вертикали песчаные отложения заме­ щаются алеврито-глинистыми с растительным детритом и гори­ зонтальной, горизонтально-волнистой и линзовидной слоистостью, а иногда и озерно-болотными осадками.

4. Распространение полосовое — в виде сравнительно узких полос или лент, вытянутых в одном направлении.

5. В основании аллювиальных отложений обычно наблюдает­ ся эрозионный врез в подстилающие породы.

6. В толще аллювия часто !встречаются эрозионные !поверх­ ности.

Фация болот. Среди современных болот выделяются три груп­ пы: береговые, дельтовые и равнинные. Кроме того, выделяются как самостоятельные типы тропические болота и высокогорные (?). Каждая группа отличается от другой размером, режимом питания и типом растительности.

Для болотных отложений характерно:

1) наличие органического вещества в виде торфа, сапропеля или углистого вещества;

2) отсутствие зонального расположения осадков, !вследствие отсутствия пр'ибоя у берега начинаются глины;

3) наличие пресноводной фауны;

4) ясная слоистость;

5) небольшая площадь распространения.

Почвой болотных отложений могут быть любые породы, чаще всего это глинистые пески, алевриты и глины. Сами отложения представлены торфом, иногда сапропелем. В толще торфа встре­ чаются прослойки и линзы герригенного материала, иногда стя­ жения и конкреции карбоната и фосфата железа. Торф форми­ руется под водой, но с периодическим кратковременным или дли­ тельным осушением. Водный режим торфяника определяет характер процессов разложения органического вещества: обуг­ ливание— фюзенизация при осушении и гелификация — витре низация при водном режиме.

Кровлей болотных отложений служат либо терригенные ал­ лювиальные осадки, либо морские терригенные, реже карбонат­ ные отложения.

В случае перекрывания торфяников морскими водами в тор­ фянике и сопровождающих породах образуются сульфиды железа.

Аллювиальные и болотные фации пользуются широким рас­ пространением как в современных^так и в древних отложениях.

Они описаны в каменноугольных отложениях Подмосковного бассейна, Урала, Донбасса, Вестфалии, Уэльса, Иллинойса, в пермских отложениях Кузбасса, в юрских отложениях Урала, Средней Азии, Донбасса, в третичных отложениях Дальнего Востока. Аллювиальные фации, не связанные с болотными, из­ вестны также в девоне Русской платформы, в неогене Кавказа и Закавказья и др.

Батиальные фации. Батиальные и абиссальные фации пред­ ставляют особый интерес, так как в ископаемом состоянии встре­ чаются сравнительно редко и диагностика их исключительно трудна. Батиальная область мирового океана соответствует кон­ тинентальному склону с глубинами от 200—400 до 2000—3000 м.

В виде узкой полосы она окаймляет континенты, располагаясь между шельфом и абиссальной областью. Рельеф ее по сравне­ нию с шельфом более однообразен, редко наблюдаются подвод­ ные долины и возвышенности.

Батиальная область располагается ниже действия волн. Толь­ ко волны цунами и мутные потоки взмучивают иногда ее осадки.

На распределение осадков оказывают влияние поверхностные и донные течения. Площадь батиальной зоны составляет 15% от всей площади дна мирового океана (рис. 55).

В пределах батиальной зоны развиты следующие типы осадков.

Глубоководные пески и галечники. Они встречаются в местах развития донных течений, на перегибе шельфа, на подводных возвышенностях и в подводных долинах. Примером таких отло­ жений являются осадки склона вдоль берегов Норвегии на глу­ бинах до 800 м.

Синий ил — синевато-серый осадок с запахом сероводорода, состоит из тонких глинистых частиц (примерно 65%'), содержит примесь песка и алеврита. В небольшом количестве содержит остатки кремневых и, главным образом, известковых организмов.

В синем илу наблюдаются характерные выделения сернистого железа, конкреции пирита, карбонатов железа и магния, редко марганцевые стяжения, баритовые и лимонитовые конкреции.

Распространен на глубинах от 200 до 5000 м.

Известковый ил — песчанистый осадок желтовато-зеленого цвета, развитый на глубинах до 3000 м. На 70% он состоит из карбоната кальция, остальные 30% составляют глинисто-алеври­ товые и песчаные примеси.

Большая часть карбоната кальция в известковом илу пред­ ставлена обломками организмов: фораминиферами, птероподами, кокколитофоридами. Известковый ил отличается от глобигерино вого наличием крупных обломочных зерен (песчаной и алеврито­ вой размерности).

Красный ил. В южной Атлантике, в Желтом море и в других местах благодаря выносу реками продуктов красноцветного вы­ ветривания и размыва лёссовых толщ отлагается своеобразный красный ил. Он занимает небольшие участки шельфа и континен­ тального склона, состоит из глинистых частиц, небольшой при Рис. 5 5. Современные морские осадки:

•иторальные и п о л у п е л а г и ч е с к и е, 2 — г л о б е г и р и н о в ы й ил, 3 — р а д и о л я р и е в ы й ил, 4 — г р а н и ц а п л а в а ю щ и х льдов, 5 — диатомо­ вый ил, 6 — к р а с н а я г л у б о к о в о д н а я глина, 7 — к о р а л л о в ы е рифы меси песка и алеврита и карбоната кальция (до 60%'). Железо в красном илу находится в окисной форме. Органические остатки красного ила представлены планктонными фораминиферами.

Глауконитовый ил и песок. Глауконитовый песок развит главным образом на шельфе (глубины от 80 до 250 м), глауко­ нитовый ил встречается как на шельфе, так и в области конти­ нентального склона до глубины 2500 м.

Глауконит обычно наблюдается там, где берега морей обры­ висты и сложены кристаллическими породами, отсутствуют боль­ шие реки и имеются сильные и холодные течения.

Главным компонентом ила является глауконит, присутствуют стяжения фосфорита, реже конкреции карбоната железа, в пере­ менном количестве песчано-глинистые примеси.

Вулканический ил выделяют как особую фацию синего ила.

Развит он там, где имеются вулканы. Отличается от синего нали­ чием вулканического материала: вулканическое стекло, санидин, плагиоклазы, роговая обманка, пироксены, биотит, иногда лей­ цит и др., а также остроугольностью и свежестью минеральных зерен.

Абиссальные фации. Абиссальные отложения располагаются на глубине более 3000 м. Рельеф абиссальной области еще более спокойный, лишь иногда встречаются значительные под­ водные хребты (Меридиональный и др.).

Глобигериновый ил — белый или розовато-желтый рыхлый осадок, на / состоящий из остатков известковых организмов (главным образом фораминиферы), на 7з. из глинистых частиц.

Содержит очень незначительную примесь кремневых организмов и минеральных зерен. Содержание C a C O изменяется от 30 до 98%. Из аутогенных образований встречаются — глауконит (ред­ ко), марганцевые и известковые сростки, цеолиты.

Глобигериновый ил развит на больших глубинах абиссальной области океанов (до 6000 м) и является там наиболее распрост­ раненным осадком. Наибольшая скорость накопления глобигери нового ила 21 см за 1000 лет.

Красная океаническая глина развита на глубинах от 3500 до 7200 м. Цвет ее бурый или красный. Глинистые частицы состав­ ляют более 8 5 %, известковые организмы около 6%, кремневые около 2—3%- В красной глубоководной глине обнаружены цео­ литы и марганцевые конкреции, а также шарики никелистого железа, возможно, космического генезиса (?). Из органических остатков отмечены зубы рыб и акул (в том числе третичного воз­ раста). Наибольшая скорость накопления красной глубоковод­ ной глины 1,3 см в 1000 лет.

Радиоляриевый ил — разновидность красной глубоководной глины. По составу напоминает ее. Состоит из остатков радиоля­ рий (более 5 0 % ), глинистых частиц, содержит зубы акул. В илу обнаружены минеральные новообразования — цеолиты, окислы марганца и др. Распространен на глубинах 4200—4900 м.

Диатомовый ил — серый песчанистый осадок, рыхлый и мяг­ кий. Состоит из скорлупок диатомей (около 5 0 % ), известковых организмов ( I ) и глинистых частиц. В небольшом количестве встречаются радиолярии, спикули кремневых губок и минераль­ ные зерна, главным образом вулканогенного генезиса. Диатомо­ вый ил развит в приполярных широтах на глубинах от 1000 до 5000 м.

Палеогеография Реконструкция физико-географических условий геологического прошлого является одной из наиболее интересных и вместе с тем наиболее трудных задач исследователя. Под фи­ зико-географическими условиями мы понимаем характер рас­ пределения суши и моря, ландшафт суши и рельеф морского дна, обстановки осадконакопления на суше и в бассейнах седимента­ ции и, наконец, климатические условия, в которых происходят выветривание, перенос и отложение.

Реконструкция условий осадконакопления, выявление общей картины распределения суши и моря, определение питающей про­ винции, путей и способов переноса материала, определение кли­ мата требуют от исследователя тщательного отбора фактов и умения их правильно интерпретировать.

Какие же задачи стоят перед исследователем?

1. Определение характера осадка или породы: обломочные, карбонатные, соленосные, угленосные, бокситы и т. п.

2. Выяснение состава сингенетических и диагенетических ми­ нералов, конкреций.

3. Изучение текстур и структур: характера слоистости, грану­ лометрии, знаков волн, трещин усыхания, гиероглифов и т. п.

4. Выявление состава и характера фауны и флоры и условий ее обитания и захоронения (палеонтологические и палеоэкологи­ ческие наблюдения).

Тщательное изучение собранного материала и сравнение его с современными осадками, условия образования которых извест­ ны, позволяет восстановить условия осадкообразования — рекон­ струировать фации.

Изучение объекта на площади его распространения дает ма­ териал для нанесения выделенных фаций на карту, т. е. дает возможность составить палеофациальную карту.

Таким образом, первым этапом палеогеографической рекон­ струкции является восстановление условий осадконакопления.

Фациальные карты дают материал для определения положения береговой линии и площадей, занятых сушей и морем. Состав осадков и палеонтологические данные могут быть использованы для определения климата. Например, наличие карбонатных по род с широким развитием колониальных кораллов в качестве породообразователей свидетельствует об определенной морской обстановке и теплом климате, наличие бокситов латеритного ти­ па и угленосных осадков с теплолюбивой и влаголюбивой фло­ рой — об определенных континентальных обстановках и теплом и влажном климате.

Помимо этих общих данных, необходимых при фациальном анализе, для палеогеографических реконструкций имеет большое значение целая серия других фактов.

1. Наблюдение над составом аллотигенных минералов, опре­ деление ассоциаций минералов, оценка роли устойчивых и не­ устойчивых минералов.

2. Наблюдение над степенью выветрелости неустойчивых ми­ нералов.

3. Определение степени окатанности аллотигенных минералов.

4. Изучение характера поверхности аллотигенных минералов.

5. Изучение состава глинистых минералов в осадочных поро­ дах и коре выветривания возможных областей сноса.

6. Определение ориентировки гиероглифов, наклона косых слойков, ориентировки удлиненных органических остатков и т. п.

7. Изучение петрографии и минералогии древних массивов — возможных областей сноса обломочного материала.

8. Изучение петрографии и минералогии осадочных пород более древнего возраста.

Д л я того чтобы уметь правильно интерпретировать собранный материал, необходимо иметь представление о влиянии климата и рельефа на сохранность и распределение аллотигенных мине­ ралов.

Влияние климата и рельефа на сохранность обломочных ми­ нералов. Климат и рельеф контролируют гранулометрию осад­ ков. Это общеизвестный факт, не требующий особых доказа­ тельств. При высокогорном расчлененном рельефе осадки содер­ жат грубообломочный материал (валуны, гальку, щебень) или целиком состоят из него. Осадки ландшафта невысоких гор и холмов характеризуются 'присутствием гальки, щебня, песка.

В условиях равнинного рельефа происходит накопление глав­ ным образом песчаных, алевритовых и глинистых осадков.

И только в виде исключения встречаются накопления мелкой гальки и гравия (на речных перекатах, в области прибоя и т. д. ).

К сожалению, до настоящего времени нет точных данных о зависимости между размером частиц осадка и высотой гор. Не­ обходимо подчеркнуть, что в данном случае главную роль играет не абсолютная высота гор, а относительная — возвышение их над прилегающей местностью или уровнем речных долин, озерных котловин. Точно так же, как и в климатическом факторе, глав­ ную роль играют не общее количество осадков, а их распределе ние по сезонам и характер осадков (частые обильные дожди или редкие ливни).

Климат и рельеф местности оказывают существенное влия­ ние на сохранность и распределение минералов в осадочных по­ родах. Это особенно хорошо можно /проследить на примере совре­ менных осадков. Установлено, что неустойчивые и менее устой­ чивые в химическом отношении минералы встречаются в больших количествах в осадках стран с аридным или нивальный климатом и резким рельефом, где процессы химического вывет­ ривания развиты слабо. При равнинном рельефе в странах с аридным и нивальный климатом также !происходит накопление неустойчивых минералов, но в несколько меньшем масштабе.

И, наоборот, в странах с гумидяым (умеренным) и тропическим климатом и равнинным рельефом, где преобладают процессы химического выветривания, неустойчивые и менее устойчивые минералы практически отсутствуют в современных осадках. При расчлененном рельефе в странах с гумидяым климатом эти осо­ бенности осадконакопления проявляются также, но менее резко.

Так, например, в осадках Красного моря отмечено обилие све­ жих полевых шпатов (не только кислых плагиоклазов, но и ос­ новных), свежего биотита (до 80% тяжелой фракции), роговой обманки (до 45% тяжелой фракции), оливина и др.

В илах реки Нила также обнаружено обилие свежих полевых шпатов. В современных осадках восточной пустыни Египта ко­ личество свежих полевых шпатов достигает 7 5 %.

В песках Гудзонова залива содержится большое количество свежих полевых шпатов и ферри-магнезиальных минералов.

В ледниковых отложениях Англии количество свежих полевых шпатов достигает 80%. Пески некоторых среднеазиатских пус­ тынь имеют аркозовый состав, и сохранность полевых шпатов в общем хорошая.

Аналогичные примеры известны и для отложений геологиче­ ского прошлого. В древнем красном !песчанике, юрских отложе­ ниях Англии, сиваликской серии Индии установлено обилие све­ жих полевых шпатов. Преобладание в осадках свежих полевых шпатов и биотита отмечено в верейских песках Подмосковной котловины (Швецов, 1937).

В среднем карбоне Вестфальского бассейна и Донбасса уста­ новлено обилие свежих полевых шпатов в промежуточной между угольными пластами толще и постепенное увеличение количества выветрелых полевых шпатов по мере приближения к почве уголь­ ного пласта (Удлюфт, 1939;

Логвиненко, 1939—1949).

Содержание в осадках неустойчивых минералов, по мнению многих исследователей, является мерой аридности или ниваль ности климата.

Характер климата проявляется также в сохранности мине­ ралов (или степени выветрелости). В условиях аридного и ни вального климата интенсивность химического выветривания низ­ кая, следовательно, сохранность минералов хорошая, в условиях гумидного климата благодаря интенсивному химическому вывет­ риванию сохранность минералов плохая.

Степень выветрелости может быть исследована на любых минералах, но лучше всего ее можно наблюдать в минералах группы полевых шпатов, так как это широко распространенные минералы и процессы выветривания их изучены в деталях.

Наиболее обстоятельное исследование в.этой области было выполнено В. Мейки еще в конце прошлого столетия. Он изучил распространение свежих и выветрелых полевых шпатов в различ­ ных осадочных породах Англии и на основании полученных дан­ ных и с учетом других особенностей осадков реконструировал климатические условия геологического прошлого.

В нижнем древнем красном песчанике были обнаружены об­ ласти с преобладанием выветрелых и свежих полевых шпатов.

Так, северная область развития древнего красного песчаника и аркадская характеризуются преобладанием свежих полевых шпатов. Это области по В. Мейки с гляциальным и субгляциаль ным климатом. Южная область — область озера Каледония отличалась более мягким климатом, о чем свидетельствует боль­ шой процент выветрелых (каолинизированных) полевых шпатов.

Во время отложения верхнего древнего красного песчаника климат был довольно мягкий, напоминающий современный ре­ жим, но несколько менее влажный. Однако в отдельные момен­ ты, вероятно, существовали условия гляциального или полугля циального климата.

Во время отложения рептилиевых слоев был теплый сухой климат, юрских (оолит)—жаркий и сухой, сменившийся более влажным.

В начале четвертичного периода существовал гляциальный климат (наличие ледниковых отложений с высоким содержанием свежих полевых шпатов), он сменился умеренно-влажным с по­ вышенным увлажнением (высокий процент выветрелых полевых шпатов).

Однако восстановление климатических условий геологическо­ го прошлого на основании содержания в осадочных породах све­ жих и выветрелых полевых шпатов возможно только в том слу­ чае, когда есть уверенность, что выветрелые полевые шпаты не заимствованы из других осадочных пород и во время диагенеза и последующих изменений не происходило выветривание.

Количество слюды в континентальных наземных осадках рас­ сматривается как мера интенсивности ветра.


Глинистые минералы как индикаторы климата. Хорошим ин­ дикатором климата являются глинистые минералы современной коры выветривания и почв. В коре выветривания гранитов при­ сутствуют такие комплексы глинистых минералов (Седлецкий, 1948): Кольский полуостров: кварц, гищрослюда, каолинит (ма­ л о ) ;

Южный Урал: кварц, каолинит, гидромуоковит;

Крым:

монтмориллонит, иллит;

Узбекистан: бейделлит, иллит;

Индия:

галлуазит, гидрогематит.

В почвах обнаружены следующие комплексы глинистых ми­ нералов: сероземы — бейделлит, иллит;

каштановые почвы — монтмориллонит, иллит, серицит;

черноземы — монтмориллонит, иллит;

подзолистые почвы умеренной зоны Севера — кварц, гидрослюды, каолинит;

кварц, нонтронит;

подзолистые почвы субтропиков — кварц, галлуазит, нонтронит, гидрогематит;

жел­ тоземы — галлуазит, гадрогетит, гидрогематит, нонтронит, као­ линит;

красноземы — галлуазит, гетит, гидрогетит, гидрогема тит;

латериты — мегагаллуазит, гиббсит;

солонцы — монтморил­ лонит, бейделлит;

черноземы Эритреи, Индии — монтмориллонит, серицит, галлуазит;

красноземы Эритреи, Абиссинии и Индии — галлуазит, гидрогетит, гидрогематит, гетит, гематит, бёмит, монт­ мориллонит (мало).

В современных морских осадках, как показали исследования Н. М. Страхова и М. А. Ратеева, глинистые минералы являются в основном аллогигенными составляющими и отражают не толь­ ко состав почв и коры выветривания, но и состав древних оса­ дочных пород берегов и в какой-то мере всего водосборного бассейна.

Таким образом, глинистые минералы современных морских осадков лишь частично являются продуктом современного кли­ мата.

В древних осадочных породах глинистые минералы подверг­ лись значительным изменениям три диагенезе и катагенезе, а в ряде случаев целиком являются продуктом диагенеза и катаге­ неза. Следовательно, они могут быть использованы для реконст­ рукции условий образования осадочных пород, что же касается реконструкции климатических условий геологического прошлого, то использование их для этой цели требует самого тщательного анализа фактов.

Можно считать установленным, что аридный (ландшафт с по­ лусухим и сухим климатом) и нивальный климаты (ландшафт с холодным климатом) способствуют накоплению в осадках не­ устойчивых минералов, гумидный климат (ландшафт с влажной почвой на протяжении всего года и ландшафт с периодически влажной почвой) способствует накоплению устойчивых мине­ ралов.

Расчлененный рельеф в сочетании с аридным и нивальньш климатом усиливает процессы концентрации неустойчивых мине­ ралов. Расчлененный рельеф в сочетании с гумидным климатом заметно уменьшает влияние климата, т. е. при названных усло­ виях возможна некоторая концентрация неустойчивых или менее устойчивых минералов в осадках и осадочных породах, особенно при наличии условий «запечатывания» *. Влияние рельефа иног­ да может «подавить» влияние климата. Примером этого являют­ ся аркозы современных и третичных отложений Мексики.

В таком же направлении действуют вулканические изверже­ ния, поставляя в осадки и породы неустойчивые и невыветрелые минералы.

Если аридный и нивальный климаты действуют одинаково по отношению к процессам накопления обломочных (песчано-алев ритовых) минералов (концентрация неустойчивых минералов), то совершенно иначе проявляется это по отношению к глинистым минералам.

В условиях нивального климата генерируются гидрослюды, частью каолинит (в ограниченных количествах), в условиях аридного климата — монтмориллонит, бейделлит;

бейделлит, ил лит;

монтмориллонит, иллит, серицит.

Гумидный климат способствует накоплению устойчивых ми­ нералов и разрушению неустойчивых.

От характера климата—сезонный климат (муссонный) или равномерно влажный на протяжении года, влажный климат умеренной зоны или тропиков — зависит характер глинистых ми­ нералов.

Так в условиях гумидного климата умеренно-влажной зоны генерируются гидрослюды, каолинит;

гидрослюды, нонтронит, монтмориллонит. В условиях гумидного климата субтропиков и тропиков — монтмориллонит, серицит, каолинит, галлуазит;

гал луазит, гидрогетит, гетит, гидрогематит.

В условиях почти гумидно-муссонного климата тропиков и субтропиков •— метаталлуазит, гиббсит, таллуазит, гидрогетит, гидротематит, гетит, гематит, бемит.

Определение путей и способа переноса обломков и питающей провинции. О переносе и путях переноса можно судить по степе­ ни окатанности частиц, характеру их поверхности, размеру, общей сортировке материала,,наклону серий косых слоев в диа­ гонально-слоистых пачках, ориентировке удлиненных органиче­ ских остатков (растительных и животных), ориентировке гиеро глифов (слепки борозд размыва, следы волочения и др.).

Первая серия фактов говорит о среде, в которой происходил перенос: хорошее окатывание и сортировка наблюдаются в мор­ ских отложениях, еще лучше отсортированы и окатаны эоловые пески, последние отличаются также полировкой поверхности час­ тиц;

аллювиальные отложения хуже отсортированы и хуже ока­ таны.

Вторая серия фактов показывает направление переноса мате­ риала: морских течений, направлений речного русла и т. п.

Об области сноса — питающей провинции — можно составить * Быстрое захоронение под слоем г л и н и с т ы х осадков.

представление, изучая минеральный состав пород бассейна се­ диментации, распределение различных фаций (в том числе при брежно-морских и континентальных) области седиментации, а также изучая минералогию и петрографию древних -массивов (возможных областей питания), окружающих область седимен­ тации.

Некоторое представление о положении береговой линии и, следовательно, в какой-то мере о питающей провинции дает так­ же распределение карбонатных и обломочных пород бассейна седиментации: обычно в сторону суши наблюдается уменьшение содержания карбонатных и глинистых пород, увеличение удель­ ного веса песчаных и погрубение материала, появляются ориен­ тированные текстуры, возникающие на пляже (следы струек во­ ды, следы всплеска, ориентировка гальки и т. п.).

Изучение минерального состава пород (легких породообра­ зующих и тяжелых*, или акцессорных, минералов) области се­ диментации дает прекрасный фактический материал для опреде­ ления области сноса. Еще более легко с меньшей затратой времени можно решить эту задачу, если есть возможность изу­ чить не состав отдельных минералов, а сами горные породы в щебне, гальке и валунах, рассеянных в осадках области седи­ ментации.

Определение климата. О климате эпохи отложения осадков можно судить в первую очередь по составу фауны и флоры. Из минералого-петрографических данных имеют значение определе­ ние состава аллотигенных компонентов и роли среди них неустой­ чивых минералов (если известны породы области питания), на­ блюдения над сохранностью неустойчивых минералов, характер и состав коры выветривания (если таковая сохранилась). Неко­ торое значение имеет состав глинистых минералов в глинистых и песчано-алевритовых осадках области седиментации (послед­ ние могут быть продуктами перемыва почв и коры выветрива­ ния).

Большое значение имеет состав осадков — наличие среди них соленосных залежей, залежей торфа, ископаемых углей, бокси­ тов и т. п.

Для правильной интерпретации отмеченных -фактов и явлений необходимо проводить сравнение изучаемого объекта с современ­ ными осадками, находящимися в аналогичных условиях, и древ­ ними осадками — осадочными породами, условия образования которых уже выяснены. При этом следует помнить об эволюции условий осадкообразования с течением времени и, следовательно, сравнение не должно быть отождествлением.

* Л е г к и е минералы — удельный вес 2,85, т я ж е л ы е минералы 2, 8 5.

Примеры палеогеографических реконструкций. Изучение минералогии у г л е н о с н о й т о л щ и Донбасса и с м е ж н ы х с ним территорий позволило рекон­ с т р у и р о в а т ь палеофациальную и о б щ у ю палеогеографическую обстановку в среднекаменноугольную э п о х у в пределах Д о н е ц к о г о бассейна.

Т е р р и т о р и я Д о н е ц к о г о бассейна в среднем карбоне представляла собой то заболоченную а л л ю в и а л ь н у ю равнину, прорезанную несколькими реками и потоками, то дно мелкого моря, в котором происходила терригенная и карбо­ натная седиментация.

Рис. 56. Фации среднего карбона (московский ярус) на тер­ ритории ю г а Европейской части С С С Р :

/ — области размыва, 2 — направление сноса обломочного материа­ ла, 3 — чередование континентальных (аллювиальных и болотных), прибрежно-морских и морских терригенных осадков с прослоями известняков, 4 — прибрежио-морские и морские, преимущественно терригенные осадки с прослоями карбонатных, 5 — отмели и остро­ ва, 6 — м о р с к и е, п р е и м у щ е с т в е н н о к а р б о н а т н ы е о с а д к и, 7 — контуры современных кристаллических массивов, 8 — предполагаемое на­ правление речных артерий К Д о н е ц к о м у бассейну на юго-западе примыкала возвышенная ( х о л м и ­ стая) страна, сложенная докембрийскими кристаллическими породами и ча­ стично перекрытая (главным образом на юго-востоке) осадочным комплексом девона и н и ж н е г о карбона.

П и т а н и е донецкого моря обломочным материалом происходило за счет сноса с периодически воздымавшегося У к р а и н с к о г о кристаллического массива.

П р и н о с материала осуществлялся одной или д в у м я к р у п н ы м и и многочислен­ ными мелкими реками и потоками (в основном с юго-востока Приазовского массива). Об этом свидетельствует состав п о р о д о о б р а з у ю щ и х и акцессорных минералов осадочных пород среднего карбона Донбасса. Первые представле ны кварцем, полевыми ш п а т а м и (кислый и средний плагиоклаз, ортоклаз, м и к р о к л и н ), слюдами и обломками различных осадочных пород. Среди галь­ к и и валунов в угольных пластах о б н а р у ж е н ы г р а н и т ы, аплиты, гнейсы и ар козовые песчаники. Среди акцессорных минералов преобладают рудные с л ю д ы, затем следуют ц и р к о н, т у р м а л и н, р у т и л, гранат, апатит, сфен, монацит, ксено тим, анатаз, брукит, хлоритоид. В небольших количествах встречаются пирок­ сены и амыфиболы (в том числе эгирин) и ряд др. Зерна минералов слабо о к а т а н ы, преобладают угловато-окатанные и угловатые зерна.


У с т ь я рек периодически мигрировали от излучины Д н е п р а вблизи г. Д н е п ­ ропетровска до северной, северо-восточной окраины современного Донбасса.

Н а севере, северо-востоке и востоке располагалось открытое море. В этом направлении в разрезах угленосной т о л щ и увеличиваются число и мощность пластов известняков (морские от­ ложения) и уменьшается количе­ ство обломочных пород, особенно Литологический состав аллювиальных и ' болотных отло­ кровли пласта K g жений.

Палеогеографические и фа циальные к а р т о ч к и, составленные для с и н х р о н н ы х горизонтов (кров­ л я угольного пласта, пласт извест­ н я к а ), показывают, что море, как •травило, надвигалось с северо востока и часто это были не н а ­ стоящие трансгрессии, а скорее ингрессии (рис. 56, 5 7 ).

Флора среднего карбона Д о н ­ басса представляла собой влаго­ л ю б и в у ю и теплолюбивую флору тропического или субтропического климата ( х в о щ и, к а л а м и т ы, п л а у новые, п а п о р о т н и к и ). В мелковод­ Рис. 57. Л и т о л о г и ч е с к и й состав кровли ном море обитали многочисленные угольного пласта Д о н б а с с а : известковые водоросли. Фауна среднего карбона Донбасса т а к ж е / — карбонатные осадки, 2 — глинистые осад­ ки. 3 — п е с ч а н ы е о с а д к и богата и разнообразна: в известня­ ковых пластах встречаются массив­ ные фораминиферы, колониальные кораллы, толстостенные брахиоподы, м ш а н ­ к и, криноидеи, пелециподы и д р у г и е организмы.

В породах п р о м е ж у т о ч н о й м е ж д у у г о л ь н ы м и пластами т о л щ и в значи­ тельных количествах с о д е р ж а т с я свежие полевые ш п а т ы, цветные слюды, апа­ тит и другие неустойчивые минералы. В почве у г о л ь н ы х пластов преобладают выветрелые полевые ш п а т ы и исчезают другие неустойчивые минералы. Среди глинистых минералов отмечен каолинит (в глинистых породах почвы угольных пластов и в прослоях в самом пласте). Содержание каолинита иногда дости­ гает высоких концентраций. Термическим и рентгеннометрическим методами установлено присутствие г и д р а р г и л л и т а.

Приведенные данные д а ю т основание д л я предположений о характере к л и ­ мата среднекаменноугольной эпохи на территории Д о н е ц к о г о бассейна: климат периода накопления угленосной т о л щ и был ж а р к и м — муссонным, с чередо­ ванием более п р о д о л ж и т е л ь н ы х засушливых периодов и менее продолжитель­ ных в л а ж н ы х. Во время накопления у г о л ь н ы х пластов климат был теплым и в л а ж н ы м, более или менее ровным на п р о т я ж е н и и всего года.

Глава десятая ФОРМАЦИИ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД Определение и классификация формаций. Пара­ генетические сообщества фаций (пород), более или менее устой­ чивые во времени и пространстве, мы будем называть форма­ циями.

Формации возникают при определенном тектоническом ре­ жиме и в определенных ландшафтно-климатических условиях.

Геотектонический режим является главным — ведущим началом, поэтому классификацию формаций удобно производить по гео­ тектоническому принципу. По этому принципу выделяют геосин­ клинальные, переходные и платформенные формации. К геосин­ клинальным формациям относятся глинисто-сланцевые, флише вые, вулканогенно-кремнистые, карбонатные, угленосные, молассовые и некоторые другие. К переходным — угленосные, нефтематеринские, молассовые, красноцветные, лагунно-соленос ные и др. Платформенные формации — кварцево-песчаные, глау конито-фосфоритовые, карбонатные, некоторые угленосные и др.

Формации являются парагенетическим сообществом фаций и характеризуются определенным вещественным составом.

Формации как сообщества фаций можно разделить на кон­ тинентальные аридные, континентальные гумидные, континен­ тальные нивальные, переходные лагунно-заливные и дельтовые, морские шельфовые, морские батиальные, морские абиссальные.

По вещественному составу различают терригенные, карбонат­ ные, глауконито-фосфоритовые, бокситовые, вулканогенно-оса дочные, железисто-марганцевые и другие формации.

Рассмотрим примеры наиболее распространенных формаций.

Угленосные формации. Образуются в геосинклиналях, пере­ ходных зонах и на платформах. В их составе присутствуют поч­ ти все типы обломочных пород: несцементированные — галечни­ ки, пески, алевриты, глины;

сцементированные — конгломера­ т ы, брекчии, гравелиты, песчаники различной крупности зерна, алевролиты, аргиллиты.

В геосинклинальных бассейнах присутствуют также частич­ но метаморфизованные породы — глинистые и аспидные сланцы, алевролитовые сланцы, песчаники-кварциты и т. п.

Обломочные породы угленосных формаций иногда содержат значительную примесь вулканогенного материала (туфогенные породы) и пласты и прослои настоящих пирокластических обра­ зований (туфы, пеплы).

8 Л о г в и н е н к о Н. В.

По минералогическому составу среди них можно выделить Мономинеральные, олигомиктовые и полимиктовые породы.

Широким распространением пользуются кварцевые пески и песчаники (особенно в угленосных формациях платформ), као линитовые и гидрослюдистые глины и аргиллиты, полево-шпато во-кварцевые пески, песчаники, алевролиты, каолинит-гидрослю дистые, монтмориллонит-гидрослюдистые глины и аргиллиты и, наконец, аркозовые и граувакковые песчаные и частью алеври­ товые породы и полиминеральные глины и аргиллиты.

Характерной особенностью горных пород угленосной форма­ ции является присутствие органического вещества — тонкодис­ персного углистого вещества (в том числе и гуминовых соеди­ нений), реже битуминозного вещества. Благодаря наличию органического вещества горные породы имеют темную окраску.

Угленосные отложения богаты различными конкреционными об­ разованиями (карбонатные, сульфидные, кремнеземистые кон­ креции и конкреционные прослои).

Большинство пород угленосных формаций представляет со­ бой более или менее совершенные продукты осадочной диффе­ ренциации вещества. Породы смешанного состава встречаются редко и отмечены только в делювиально-пролювиальных осадках угольных бассейнов межгорных впадин.

Помимо обломочных пород в составе угленосных формаций присутствуют хемогенные и органогенные осадки: известняки, доломиты, кремнистые породы, а также углистые породы и угли.

Угленосные формации геосинклиналей имеют большую мощ­ ность и сложены сцементированными и метаморфизованными породами. Среди них часты полиминеральные разности (арко зы, граувакки, полиминеральные аргиллиты и др.). Они содер­ жат большое количество угольных пластов, мощность пластов небольшая, угли представлены высокометаморфизованными раз­ ностями— каменными углями и антрацитами.

Угленосные формации платформ отличаются небольшой мощностью осадков, наличием рыхлых несцементированных по­ род, бурых углей (единичные пласты, но большой мощности) и мономинеральным составом обломочных пород.

В фациальном отношении породы угленосных формаций при­ надлежат к трем группам фаций;

континентальным (аллюви­ альные, болотные, делювиальные), переходным (лагунно-залив ные, дельтовые, лагунно-болотные) и морским, главным образом шельфовым.

Для угленосных формаций характерна периодичность осад­ конакопления, особенно ярко проявляющаяся в геосинклиналь­ ных бассейнах. Упомянутые выше фации закономерно сменяют друг друга — наблюдается чередование фаций в разрезах и на площади — континентальные фации сменяются переходными, переходные морскими и т. д. Этот набор фаций в разрезе назы вают циклом осадконакопления или седиментации. Началом циклов седиментации является смена трансгрессивного ряда фаций регрессивным. Циклы седиментации различают по набору фаций и масштабу. По первому признаку выделяются такие типы циклов (учитываются подугольные и надугольные фации, угольный пласт — средина цикла): регрессивные — лагунно-озер ные, заливно-лагунные, морской-лагунный;

однородные — кон­ тинентальные, лагунные, морские;

трансгрессивные — аллюви ально-морские, лагунно-морские и т. д.

По масштабу выделяются: элементарный цикл — один после­ довательный набор фаций (мощность — метры, десятки метров), мезоцикл—набор циклов — регрессивных, однородных и транс­ грессивных (мощность — десятки и сотни метров), макроцикл — набор мезоциклов — регрессивных, однородных и трансгрессив­ ных (мощность — сотни метров, соответствует свитам и зонам).

Для примера приведем разрезы разных по характеру и мас­ штабу циклов осадконакопления в угленосных толщах некото­ рых бассейнов (см.стр. 228).

Причиной периодичности являются колебательные движе­ ния земной коры мелкого и крупного масштаба (с осушением территории), происходящие на фоне общего опускания.

Угленосные формации платформ отличаются от геосинкли­ нальных небольшой мощностью, развитием мономинеральных пород, отсутствием метаморфизации пород и углей, небольшим количеством угольных пластов, преобладанием лимнических (озерных) и речных осадков и др.

Флишевые формации. В составе флишевых толщ преоблада­ ют обломочные и карбонатные породы. Они представлены всеми типами от аргиллитов до конгломератов и брекчий и от извест­ ковых глин до известняков. Небольшим распространением поль­ зуются аргиллиты, алевролиты и песчаники. Формация флиша характерна для геосинклиналей, поэтому преобладают сцемен­ тированные и метаморфизованные породы. Рыхлые породы в об­ щем редки, исключение составляют только глины, довольно ча­ сто встречающиеся в разрезах флишевых толщ.

По минеральному составу обломочные породы флиша весь­ ма разнообразны. Здесь встречаются кварцевые, кварцево-гла уконитовые, кварцево-полевошпатовые, аркозовые, граувакковые псаммиты и алевролиты, полиминеральные и мономинеральные пелиты.

Довольно часто к обломочному материалу примешивается вулканогенный, присутствуют настоящие пепловые и туфовые прослои.

Флишевые формации отличаются закономерным чередовани­ ем различных типов пород. Классический флиш состоит из трех типов слоев (элементов ритма).

1-й элемент ритма представлен зернистыми породами, обыч 8* Кузбасс, P (?), Кузбасс, P (?), Печорский бассейн, P Бассейн Ю. Уэль­ ю Бассейн Ильинская свита, Ерунаковская сви­ Донбасс, C по Логви- по Погоревичу (воркут-' са, C, по Херду 0 Иллинойс, Cs, по Жемчужни та, по Жемчуж ненко екая свита) и др.

по Веллеру никову кову Выше регрессивная Сланцы с ан Алевролит Размыв Размыв Размыв ч а с т ь ц и к л а, обычно* тракозидами Аргиллит с Сланцы с ж е ­ Аргиллит с морской П е с ч а н и к мел­ с о к р а щ е н н а я до п о ч ­ С л а н ц ы с фло­ солоновато лезистыми кон­ фауной козернистый вы следующего рой и рако­ крециями водной фауной угольного пласта Известняки с мор­ Аргиллит с образными Уголь ской фауной солоновато Известняк с Песчаники с пелеци­ Уголь водной фауной морской фа­ подами, брахиопо Аргиллит стиг Аргиллит с морскими уной дами, криноидеями, Стигмариевая пелециподами мариевый Аргиллит с м ш а н к а м и и голово­ почва флорой Черные слан­ Алевролит с Аргиллит с антрако- ногими цы с больши­ Песчаники и флорой зидами Уголь ми конкреци­ кснгломераты Алевролиты с пеле­ Аргиллит с флорой, П е с ч а н и к мел­ ями Аргиллит с циподами и брахио континенталь­ с ракообразными козернистый флорой подами н ы е или д е л ь ­ Уголь товые Уголь Мощность Алевролит А р г и л л и т ы и алевро­ Подстилающая 3—8 м л и т ы со с к а ф о п о д а Морские слои А р г и л л и г со с т и г м а - Песчаник кру­ глина ми, пелециподами и (редко) риями (кучерявчик) пно-средне И з в е с т н я к без гастроподами ) алевролит с зернистый морской фауны флорой, п е с ­ А р г и л л и т ы со с к а ф о Размыв чаник мел­ Песчаный сла­ подами и пелеципо­ козерни­ Мощность нец дами Аллю­ стый 20—50 м вий Песчаник кон­ песчаник Аргиллиты с лингу тинентальный грубозерни­ лями стый, гра Размыв Аргиллиты с антра веллит козидами Р а з м ы в ( и л и е г о нет, а на м е с т е а л л ю в и я А р г и л л и т ы с флорой, прибрежно-морские филоподами, остра и лагунные осадки). кодами М о щ н о с т ь о т 10 до Уголь 80 м Кузбасс, Нонгломера Жацлержские слои, C, Вестфальский бассейн, Остраво-Карвинский Чехословакия, по Гаеле- товая свита, по Жем- Слои Coal Mlasures, на (континентальные по Кукуку чужникову (континен­ Англия, по Трумену бассейн, C, по Пршибыл циклы) тальные циклы) Угольный пласт Размыв Сланцы с антрако Песчанистые сланцы Размыв з и д а м и (не в с е г д а ) Песчаник А р г и л л и т с флорой Глинистые сланцы с Глинистые и песчани­ Уголь стые сланцы морской фауной Конгломерат Уголь Стигмариевый слой Глинистые сланцы с Угольные сланцы Песчаник Аргиллит солоновато-водной Песчаник Уголь фауной Песчаный сланец Алевролит Уголь Стигмариевые слан­ Пресноводные слан Песчаник крупнозер­ цы Пресноводные рако- цы нистый Стигмариевая почва вины Глинистые сланцы с Морская банка Конгломерат сидеритом Глинистые сланцы с Сланцеватая глина флорой Размыв Песчанистые сланцы Морской горизонт Песчаные сланцы с Мощность 25— флорой Тонкозернистые пес­ м Угольный пласт чаники Песчаники— прибре­ ж н ы е или к о н г л о м е ­ Грубозернистые пес­ р а т ы, дельтовые (?) чаники (скорее аллювий, Н. Л.) Конгломераты Мощность от 10 до Размыв 45 м Мощность цикла отЗ до 10 м но песчаниками или алевролитами, реже гравелитами и даже конгломератами. Карбонатность этого элемента ритма обычно невысокая и обусловливается либо карбонатным цементом, либо примесью обломочных зерен карбонатных пород. Исключение представляют первые элементы ритма, представленные обло­ мочными известняками — породами, состоящими в значитель­ ной мере или почти полностью из обломков известняков и изве­ стковых организмов. Эти обломки всегда несут явные следы ме­ ханической обработки и принципиально не отличаются от песча­ ников (известковые песчаники).

П-й элемент ритма сложен пелитовыми породами, содержа­ щими в значительном количестве карбонаты: известковистые глины, известковистые аргиллиты. Количество карбонатного ве­ щества может быть настолько большим, что появляются мерге­ ли и настоящие (главным образом пелитоморфные) известняки.

Ш-й элемент ритма представлен бескарбонатными пелита­ ми: глины, аргиллиты (рис. 58, 59). Мощность флишевых рит­ мов небольшая — несколько сантиметров, десятки сантиметров, максимум 1 —1,5 м.

Каждый элемент флишевого ритма в свою очередь может, быть дифференцирован: так в первом элементе ритма могут встречаться гравелиты, песчаники, алевролиты, известняковые песчаники и песчаные известняки, во втором карбонантная гли­ на или аргиллит, мергель, известняк и т. д.

Наличие всех типов пород в элементе ритма необязательно, чаще всего он представлен каким-либо одним типом пород.

Более того, не всегда наблюдаются и трехчленные ритмы, до­ вольно часто один из элементов выпадает. Например, формации бескарбонатного флиша всегда имеют двухчленное строение.

Первый элемент флишевого ритма — зернистые породы, второй (третий) — пелитовые бескарбонатные породы. Флишевые тол­ щи отличаются большой мощностью (сотни и даже тысячи мет­ ров) и состоят из серий флишевых ритмов. Зернистость в каж­ дом ритме закономерно уменьшается снизу вверх (от грубозер­ нистых к тонкозернистым и пелитовым породам).

Флишевые формации характеризуются постоянным присут­ ствием различных «флишевых текстур». Это в первую очередь гиероглифы (часты следы размыва, предшествующие отложе­ нию первого элемента ритма, следы деятельности организмов и т. п.), затем фукоиды (обычно следы деятельности илоедов) и др. Осадки флишевых бассейнов, как правило, не содержат органических остатков (фауна или флора). Обломки форами нифер, реже других организмов, встречаются в переотложен ном состоянии в песчанистых известняках первого элемента ритма. Песчаники этого элемента ритма имеют диагональную слоистость морского типа и знаки волн, иногда градационную слоистость.

Рнс. 59. Таврическая флншевая формация К р ы м а (верхний т р н а с ), обнажение юго-восточного берега Во флишевых осадках широко развиты различные конкреции и конкреционные образования (карбонатные, сульфидные), та­ кие же, как в угленосных и нефтеносных толщах.

Помимо обломочных и карбонатных пород флиш содержит кремнистые породы, но последние не играют существенной роли в его строении. Породы флиша обнаруживают повышенное со­ держание битумов, в редких случаях флиш нефтеносен. Обра­ зование его происходило в морских бассейнах, ограниченных «Кордильерами» (горными сооружениями, островами, отмелями), при 'определенном типе геотектонического режима (наличие мелких колебательных движений).

В осадках флиша выделяются следующие типы фаций:

1. Прибрежные (конгломераты, брекчии, песчаники), частью даже наземные и дельтовые (?).

2. Мелководные (тонкозернистые песчаники, алевролиты, мергели и известняки, частью аргиллиты).

3. Глубоководные, возможно ботиальные (?) глинистые осадки.

Новейшие данные по исследованию флиша Карпат, Альп и др., а также наблюдения над современными физико-географи­ ческими явлениями (мутьевыми, или турбидными потоками) по­ зволили ряду исследователей выдвинуть новую теорию образо­ вания флиша. Сущность этой теории сводится к следующему:

флиш — это глубоководные морские и океанические отложения, возникшие из материала, первоначально отложившегося на шельфе, а затем перемещенного в глубокую часть моря турбид­ ными течениями. Турбидные течения, или мутьевые потоки, воз­ никают при землетрясениях и моретрясениях.

Молассовые формации образуются в период разрушения гор­ ных сооружений и представляют собой отложения предгорий — делювиально-пролювиальные осадки, в широком смысле слова, наземных равнин и частично подводных равнин. Сложены они в основном обломочными породами, среди которых часто преоб­ ладают грубообломочные — псефитовые отложения. Образуясь в конце геотектонического цикла как продукт разрушения воз­ дымающихся горных сооружений, они в большинстве случаев остаются неметаморфизованными (молассы альпийского геотек­ тонического цикла).

В составе молассы описаны почти все типы обломочных по­ род: несцементированные породы — скопления валунов, гале­ чники, гравийные отложения, пески различной крупности зер­ на, алевриты, суглинки, супеси, глины, сцементированные — валунные и галечниковые конгломераты, брекчии, гравелиты, песчаники, алевролиты, алевропелиты, аргиллиты.

Породы молассовых формаций отличаются плохой сортиров­ кой материала, все они в той или иной степени мусорные.

Помимо обломочных пород молассы содержат органогенные и хемогенные осадки: известняки, раковинные известняки (прес­ новодные и солоноватоводные), гипсы. Окраска пород в боль­ шинстве случаев бурая, красноцветная, пестроцветная, реже встречаются сероватая и зеленоватая.

Минеральный состав обломочных пород моласс очень пест­ рый. Как правило, в составе молассовых толщ преобладают по­ лиминеральные породы, реже встречаются олигомиктовые и еще реже — мономинеральные.

Широким распространением пользуются полимиктовые пес­ ки и песчаники: аркозы, граувакки, полиминеральные алевроли­ ты и глины, грубозернистые породы (конгломераты, брекчии), состоящие из обломков самых разнообразных пород.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 11 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.