Состав, структура и текстура обломочных горных пород.

 

Структура и текстура относятся к категории признаков, определяющих внутреннее строение горных пород и слоев горных пород. Структура породы определяется по размеру обломков, из которых она состоит (таблица 6).

Таблица 6

Классификация обломочных горных пород по размеру

составляющих их частиц (по М.С. Швецову, 1948г.)

 

Диаметр обломков, мм	Название обломков	Название горных пород по размеру обломков и степени уплотнения
>1000	глыбы
	валуны	крупные средние мелкие	валунник
	галька (щебень)	крупные средние мелкие	галечник (рыхлый) конгломерат (сцементированный) осадочная брекчия (обломки неокатанные)
2,5 2,0	гравий (дресва)	мелкий средний мелкий	гравий (рыхлый) гравелит (сцементированный) дресва (обломки неокатанные)
1,0 0,5 0,25	песчинки	крупный средний мелкий	песок, песчаник	грубозернистый крупнозернистый среднезернистый мелкозернистый
0,10 0,01	алеврит (пыль)	крупный средний мелкий	алеврит, алевролит	крупнозернистый среднезернистый мелкозернистый
0,01 0,001 <0,001	пелит (глина)	муть, крупная тонкая	ил (рыхлый) глина (размывается в воде) аргиллит (уплотненная глина, не размывается в воде)

 

Различаются структуры: грубообломочная, крупнозернистая, среднезернистая, тонкозернистая, пелитовая (глинистая). Обломки различаются также по степени окатанности на: остроугольные, угловатые (полуокатанные), окатанные и хорошо окатанные. По размерам обломков и степени их окатанности можно судить о дальности переноса их от места разрушения горных пород: чем крупнее обломки, тем ближе к берегу. Хорошей окатанностью отличаются галька, гравий и песчаные зерна прибрежно-морского происхождения. Объясняется это тем, что они образуются в зоне прибоя и мелководья, где обломки постоянно и много кратно перемываются, передвигаются волнами и водными потоками. Полуокатанные формы характерны для галек, гравия и песков речного происхождения. Степень окатанности обломков здесь зависит от длины речного потока: чем длиннее путь переноса обломков, тем они лучше окатаны.

Валунники образуются в эпохи катастрофических наводнений и интенсивного разрушения горных систем, возникших в результате тектонических поднятий крупных территорий (геосинклиналей). Такие эпохи известны как эпохи складчатости, горообразования, тектогенеза. Наиболее яркий след в истории Земли оставил альпийский цикл тектогенеза, в результате которых образовались горные системы Гималаев, Кавказа, Карпат, Альп, Кордильер.

В пределах Хадыженского учебного полигона известны два горизонта валунников: отложения ильской свиты (палеоцен) и базальные слои мойкопской свиты (олигоцен). Современные галечные отложения видны повсюду в руслах рек Пшиш и Хадажка и вдоль побережья Черного моря. По минералогическому и петрографическому составу обломков (валунов, галек, гравия) можно судить из каких пород состоят берега морей, озер, рек, которые были подвергнуты разрушению.

Конгломераты представляют собой окаменевший галечник. Галечный материал в них обычно сцементирован грубозернистым песчаником или гравелитом. При макроскопическом описании конгломератов нужно отдельно характеризовать галечный материал (размер, форма, степень окатанности, литологический состав галек) и цементирующий материал: размер и состав зерен, включения фаунистических остатков, известковистость, количество цемента в процентах по отношению к общей массе породы.

В пределах Хадыженского учебного полигона горизонт конгломератов и песчаников мощностью 10-15 метров выделяется на границе аптского и альбского ярусов. Он фиксируется в маршрутах по рекам Пшиш и Хадажка, известен здесь под названием «куринский горизонт». Появление конгломератов внутри глинистой толщи свидетельствует о тектонических перестройках, происходивших здесь на границе аптского и альбского веков.

Гравелиты чаще фиксируются в подошвенной части песчаных слоев. При документации обнажений кампанского, маастрихского ярусов и зыбзинской свиты (нижний олигоцен) часто можно увидеть, как постепенно песчаные зерна увеличиваются книзу и переходят в гравелит. Цементирующей массой для гравелитов являются песчаники.

Песчаник - окаменевший песок. Процесс преобразования рыхлых осадков в твердую породу длится миллионы и десятки миллионов лет, называется диагенезом. Под давлением веса вышележащих слоев из осадков удаляется вода, уменьшаются поры, увеличивается плотность породы. Присутствие извести (CaCO₃) ускоряет процесс уплотнения осадков.

Пески и песчаники классифицируются, прежде всего по размеру зерен, из которых они состоят. Различаются пески и песчаники грубозернистые, крупнозернистые, среднезернистые, мелкозернистые, тонкозернистые. Вторым классификационным признаком является минералогический состав зерен. По этому признаку выделяются песчаники:

Мономинеральные. Встречаются редко. Примером является кварцевый песчаник.

Аркозовые - с преобладанием полевых шпатов.

Глауконитовые - со значительным содержанием глауконита, придающего породе зеленый цвет.

Полимиктовые - состоят из зерен многих минералов.

Граувакковые (от немецкого грау - серый, вакк - песок)- состоящие в основном из обломков горных пород (эффузивных, осадочных).

Пески и песчаники всегда содержат примесь алевритового и глинистого материала, которые заполняют пространство между зернами и играют роль цемента для песчаных зерен. Доля этой примеси может быть очень разной - от 5 до 50%. Соответственно, по содержанию этой примеси выделяют песчаники:

слабо алевритистые;

алевритистые;

сильно алевритистые;

слабо глинистые;

глинистые;

сильно глинистые.

Чем лучше отсортирован песчаник, тем меньше он содержит алеврито-глинистой примеси. Высокими коэффициентами отсортированности характеризуются пески эолового и мелководно-морского происхождения.

В качестве примеси в песчаниках может присутствовать известь (CaCO₃). Соответственно, по содержанию этой примеси выделяют песчаники:

неизвестковистые;

слабо известковистые;

известковистые.

Третьим классификационным признаком является цвет. Цвет песчаных пород зависит от цвета минералов, из которых они состоят, и от цвета коллоидного красящего вещества, присутствующего в цементирующей массе в незначительном количестве. Окислы и гидроокислы железа окрашивают породу в бурые и желтые цвета. Тонко рассеянное углефицированное и битуминизированное органическое вещество окрашивает породы в темно-серые и черные тона.

Четвертым классификационным признаком осадочных горных пород является происхождение. По этому признаку различаются песчаники:

1) Морского происхождения. Имеют наибольшее распространение.

2) Континентального происхождения. Озерные пески, песчаники. Накапливаются в мелководной части озер. Речные (аллювиальные) пески и песчаники. Накапливаются в русловой части рек, в дельтах рек. Эоловые - накапливаются в пустынных областях. Флювиогляциальные - накапливаются в областях таяния ледников.

Пятым классификационным признаком песчаников является пористость. Пористость – это способность впитывать в себя жидкости и газы. Размеры пор зависят от: 1) размера зерен; 2) количества алевритовой и глинистой примеси. Чем крупнее песчаные зерна, тем крупнее поры. Чем меньше алеврито-глинистой примеси, тем чище поры, тем выше пористость и способность впитывать в себя нефть, газ и воду.

Шестым классификационным признаком песчаников является тип цемента. Тип и состав цементирующего вещества определяется под микроскопом. Различают четыре основных типа цемента:

1. Базальный. Обломки (зерна) не соприкасаясь друг с другом «плавают» в цементе.

2. Поровый. Зерна соприкасаются друг с другом, промежутки между ними (поры) заполнены цементом.

3. Пленочный. Цемент образует тонкие пленки вокруг обломочных зерен.

4. Контактовый. Цементирующий материал присутствует в зоне контакта обломочных зерен.

Чем больше цементирующей массы, тем меньше пористость породы. Минералогический состав цементирующей массы чаще глинистый или известково-глинистый. Лабораторными методами установлено, что в кварц-полевошпатовых песчаниках глинистый цемент представлен каолинитом и гидрослюдами.

Седьмым классификационным признаком для осадочных горных пород является текстура (от латинского textura – сплетение, сложение). Определяется взаиморасположением составных частей породы относительно друг друга. Текстурные признаки обычно видны на образцах горной породы. Для осадочных горных пород наиболее характерными являются массивный и слоистый типы текстур. Массивная текстура характерна для однородной породы, образуется при равномерном распределении минеральных частиц по всей породе, по всему слою. Слоистая текстура образуется частым чередованием прослоев различного литологического или минералогического состава. Если толщина прослоев незначительная (миллиметры, сантиметры) текстура называется тонкослоистой. По форме слойков различают четыре основных типа слоистых текстур:

1. Параллельная (изначально горизонтальная). Такой тип слоистости образуется в спокойной водной обстановке, вдали от зоны действия волновых процессов.

2. Волнистая текстура возникает в умеренно подвижной среде, когда на поверхности прослоев образуются знаки ряби (микроволны)

3. Косослоистая текстура образуется в подвижной водной среде, в зоне действия волн, где слойки отлагаются, частично размываются и вновь отлагаются с наклонением в разные стороны. Различают два типа косослоистых текстур: морская и речная. К морскому типу относится косая слоистость, где отдельные прослойки секут друг друга и наклонены в разные стороны. Образуется в зоне действия морских волн. Косая слоистость речного типа многоэтажная, однонаправленная, наклоненная в направлении течения водного потока. Каждый косослоистый прослой отделен от нижележащего косослоистого прослоя поверхностью размыва, несогласия.

4. Линзовидно-слоистая текстура – разновидность волнистой слоистости. Характеризуется изменчивостью толщин и выклиниванием отдельных прослоев на коротком расстоянии.

В осадочных породах встречаются и другие, менее распространенные текстуры.

5. Микроскладчатая текстура. Слои песчано-глинистых и известковых пород с микроскладчатой текстурой образуются в результате оползания еще не отвердевших осадков вниз по склону подводного рельефа. Такие складки называются складками оползания. Формы их лежачие, опрокинутые, сложные. Размеры складок доходят до 10-15 метров. В Хадыженском районе такие складки наблюдаются в отложениях маастрихтского яруса и зыбзинской свиты.

6. Брекчиевидная текстура. Слои с такой текстурой состоят из угловатых обломков, сцементированных неотсортированной песчано-глинистой смесью. Это – отложения суспензионных и грязевых потоков. Они называются турбидитами, текстурой взмучивания неотвердевших осадков.

7. Листоватая текстура. Характеризуется способностью раскалываться на тонкие пластинки вдоль слоистости. Образуется при уплотнении тонкослоистых глин.

8. Градационная (градуированная) слоистость. Особенностью такого типа слоистости является постепенное уменьшение размеров зерен от подошвы слоя до кровли. Образуются слои, между которыми нет резких границ, а есть постепенные переходы от гравелитов к песчаникам, от песчаников к алевролитам, от алевролитов к глинам. Характерна для турбидитов, флиша.

9. Ритмичная слоистость. Многократное чередование слоев или прослоев одних и тех же пород. Например: песчаник – глина – известняк, песчаник – глина – известняк. Здесь три слоя образуют один ритм, начинающийся грубообломочными породами. Такой ритм называется трансгрессивным ритмом. Регрессивным называется ритм, начинающийся тонкообломочными отложениями завершающийся грубообломочными породами. Характерна для турбидитов и флиша.

10. Конкреционная текстура образуется в процессе диагенеза глинистых и известковых осадков.

11. Текстура «конус в конус». Образуется в известково-глинистых породах на стадии диагенеза.

12. Гиероглифы – барельефные загадочные знаки на подошве слоя, образованные ползающими организмами, обитающими в илах – илоедами.

Алевролиты – это тонкозернистые песчаники, состоящие из обломков размерами от 0,1 до 0,01 мм. По всем признакам алевролиты схожи с песчаниками, но обломки очень мелкие – пылеватые. Очень мелкие в них и поры, но они способны пропускать через себя жидкости и газы. Классификация алевролитов производится по тем же признакам, что и песчаники. По размерам обломков выделяются алевролиты:

0,1 – 0,05мм – крупнозернистые;

0,05 - 0,025мм – среднезернистые;

0,025 – 0,01мм – мелкозернистые.

Текстурные признаки их такие же как у песчаников, но мелкозернистые алевролиты приобретают уже признаки свойственные глинам. Отложения обломков алевритовой размерности происходит на дне водоемов на некотором удалении от береговой линии (рис.15).

 

 

 

Рис.15. Схема образования слоистых толщ (по Н.А. Головкинскому, 1887 г.)

1. Горизонтальный ряд фаций: чем дальше от береговой линии, тем тоньше минеральные частицы, оседающие на дне моря
2. Фаза трансгрессии моря (наступления моря на сушу). Горизонтальные ряды фаций перемещаются вместе с береговой линией. Образуются вертикальные ряды фаций. Грубообломочные фации перекрываются тонкообломочными.
3. Фаза регрессии моря (отступления моря на сушу). Тонкообломочные фации перекрываются грубообломочными. Цикл завершается образованием трансгрессивно-регрессивной серии осадков.