Состав осадочных пород

Размещено на http://www.allbest.ru/

Состав осадочных пород

Осадочные горные породы характеризуются не меньшей пестротой и разнообразием своего состава, чем магматические и метаморфические образования. В составе почти что любой осадочной породы могут быть обозначены 5 составляющих:

кластогенная

аутигенная

биогенная

вулканогенная

космогенная

Кластогенная составляющая, также именуемая аллотигенной, терригенной или обломочной, представляет собой те компоненты осадочной породы, которые были привнесены в бассейн седиментации из области сноса. Иными словами, они поставлялись in terra. Напротив, аутигенная составляющая включает в себя компоненты (минеральные новообразования), которые сформировались непосредственно в осадочном бассейне или, выражаясь иначе, in situ. Биогенная составляющая, также называемая органогенной, поступала в бассейн седиментации в результате жизнедеятельности организмов. Вулканогенная составляющая представляет собой частицы, которые попали в бассейн седиментации в результате вулканических извержений. Наконец, космогенная составляющая связана с попадание на поверхность Земли разнообразных веществ из космического пространства. Рассмотрим довольно обычную осадочную породу. В качестве примера возьмем известняки нижнего триаса, которые обнажаются в месте проведения летней учебной практики 2 курса в долине р. Белая в Горной Адыгее. Порода преимущественно состоит из карбонатных минералов, формирование которых связано как с жизнедеятельность ископаемых организмов - брахиопод, двустворок, фораминифер, так и с хемогенной садкой карбоната кальция на дне относительно мелководного бассейна. Таким образом, карбонатные частицы могут быть соотнесены с биогенной и аутигенной составляющими. В породе присутствует достаточно большое количество зерен песчаной размерности. Они накапливались на морском дне, будучи принесенными с расположенной рядом суши, подвергавшейся размыву. Таким образом, имеет место и кластогенная составляющая. Более того, при детальном минералого-петрографическом изучении данной породы можно обратить внимание на обломки, слагаемые вулканическим стеклом и даже частицами разрушенных излившихся пород. В раннем триасе недалеко от рассматриваемой территории располагалась вулканическая островная дуга. Часть пепла и тонкодисперсных обломочных частиц, выбрасываемых при извержениях в атмосферу, осаждалась позднее на поверхности морской воды и медленно опускалась на дно, где перемешивалась вместе с карбонатным и обломочным материалом. Часть же вулканических частиц сразу поступала в морской бассейн и транспортировалась вместе с обломочными частицами. Наконец, в практически любой осадочной породе будет присутствовать и космогенная составляющая, т.к. поток космической пыли постоянно поступает на Землю и равномерно осаждается на ее поверхности. Чем меньше скорость осадконакопления в бассейне седиментации, тем, соответственно, больше будет концентрация космогенного материала.

Кластогенная составляющая осадочных пород может быть представлена как отдельными минералами, так и обломками пород, т.е. агрегатами, включающими несколько минералов. Всего в осадочных породах встречается порядка 200 минералов, среди которых основная доля приходится на кварц, каолинит, гидрослюды, лимонит, полевые шпаты. Если в составе породы резко доминирует один минерал, то такая порода будет называться мономиктовой, если присутствуют 2-3 минерала, то порода называется олигомиктовой, а если более 3 минералов - полимиктовой. Преобладание в породе кварца и полевого шпата позволяет назвать ее аркозовой, а полное доминирование обломков ранее существовавших пород (магматических, осадочных или метаморфических) - литоидной. По отношению к последним часто используется такое понятие как граувакка. Характерной особенностью частиц кластогенной составляющей является их форма, по которой даже возможно определить дальность транспортировки частицы или степень рециклирования вещества. Окатанность частиц измеряется по различным шкалам. Согласно общепринятой шкале, обломки подразделяются на

совершенно неокатанные

неокатанные (угловатые)

полуугловатые

полуокатанные

окатанные

Особое внимание следует обращать внимание на присутствие в кластогенной составляющей акцессорных, т.е. редких минералов. К их числу относятся циркон, рутил, гранат, алмаз и т.п. В частности, они позволяют определить происхождение всех обломков. Например, присутствие в песках яновской свиты неогена, которые выходят на поверхность к востоку от Ростова-на-Дону, циркона и одновременное присутсиве неокатанного и даже совершенно неокатанного кварца со следами ожелезнения позволяют безошибочно определить, что эти пески сформировались за счет размыва песчаников карбона Донецкого бассейна.

Обычно с увеличение размера частиц кластогенной составляющей наблюдается экспоненциальный рост количества обломков пород и одновременное с ним снижение содержания глинистых частиц. Концентрация кварца, полевых шпатов и тяжелых минералов возрастает при размере частиц от 0,1 мм до 1,0 см. Кластогенная составляющая доминирует в псефитах, псаммитах, алевритах. Почти всегда присутствует в глинах. В небольших количествах принимает участие в составе карбонатных, глиноземистых, соляных и других пород.

В настоящее время в литологии активно развивается такое направление как провенансный анализ. Он направлен на изучение кластогенной составляющей осадочных пород с целью установления не только их происхождения, но и геодинамических условий формирования обломочной части. Смысл данного анализа заключается в определении процентного состава минералов и обломков пород и вынесение их на специальные справочный диаграммы. Обычно используют две основные диаграммы. На первой из них отображается количество зерен кварца (общее), полевых шпатов и фрагментов разрушенных пород. На второй диаграмме показывается содержание монокристаллического кварца, полевых шпатов и фрагментов пород плюс поликристаллического кварца. Поля диаграммы соответствуют таким обстановкам как внутренняя часть кратона, переходная (внешняя) часть континента, поднятие фундамента, рассеченная магматическая островная дуга (плутоны основания экспонированы на поверхность), нерассеченная магматическая островная дуга (на поверхность экспонированы только продукты вулканизма), дуга переходного типа и рециклируемый ороген. Большое содерждание в породе кварца и фрагментов пород свидетельствует в пользу образования этих компонентов в пределах рециклируемого орогена.

Аутигенная составляющая осадочных пород также весьма разнообразна. При осадочном процессе может образовываться до 200 новых минералов. Чаще всего они представлены кальцитом, доломитом, гипсом, глинистыми, фосфатными и глиноземистыми минералами. Многие из перечисленных минералов являются четкими индикаторами условий образования, т.к. их формирование происходит при определенных температурах, солености, химизме и гидродинамике в бассейнах седиментации. Аутигенная составляющая присутствует почти во всех породах в качестве цемента. В качестве основного породообразующего компонента она характерна для карбонатных, соляных, фосфатных, некоторых глинистых пород (в настоящее время установлено, что на долю аутигенных глин приходится не более 5-10%).

Жизнедеятельность организмов на протяжении как минимум последних 500 миллионов лет геологической истории является определяющим фактором эволюции осадочной оболочки Земли. В зависимости от особенностей их жизнедеятельности и состава выделяемого при этом материала организмы подразделяют на следующие группы:

с карбонатной функцией

с кремнистой функцией

с фосфатной функцией

К числу организмов с карбонатной функцией относятся фораминиферы (планктонные и бентосные), кокколитофориды (нанопланктон), а также двустворчатые, головоногие, брюхоногие и прочие моллюски, брахиоподы, мшанки, кораллы, иглокожие, некоторые водоросли. Организмы с кремнистой функцией менее разнообразны. Это радиолярии, диатомовые водоросли, губки. Фосфатную функцию выполняют многие позвоночные включая рыб, тетрапод и людей. Кроме того, этой функцией характеризуются некоторые брахиоподы, а также такие широко распространенные в палеозое ископаемые организмы как трилобиты. Необходимо отметить, что помимо перечисленных выше функций организмы являются основными поставщиками в бассейн седиментации органического материала, который может служить основой для формирования каустобиолитов или же приводить к обогащению осадочных пород органическим углеродом. В отдельные эпизоды геологической истории происходили т.н. океанические аноксии, в результате которых происходило резкое снижение содержания кислорода в морской воде и одновременное накопление органического материала. осадочный порода аутигенный зернистый

В составе любой осадочной породы выделяют два основных компонента: зернистая часть и цемент. Однако в последнее время обозначилась тенденция к разделению последнего на две составляющие: собственно цемент и матрикс. Собственно цемент представлен вторичными минералами, заполняющими пространство между зернами. Основными минералами цемента являются карбонаты, а реже доломит, сидерит, гематит, лимонит, полевые шпаты, ангидрит, гипс, барит, глинистые минералы и цеолиты. Матрикс же рассматривается как более мелкие частицы (как правило, обломочные), которые располагаются в интерстициях между более крупными зернами. Минералами матрикса являются глинистые минералы такие как иллит, смектит (монтмориллонит), каолинит и хлорит Вместе с тем, понятия матрикс и цемент часто используются как синонимические. Важно обратить внимание на тот факт, что в осадочных породах некоторая часть объема приходится на поровое пространство. Оно может быть заполнено как газообразной фазой, так и жидкостью, в качестве которой чаще всего выступает вода.

Характеристика вещественного состава осадочной породы дается по следующей схеме:

вещественный состав обломочной части (минеральный состав, преобладающие, второстепенные и акцессорные минералы; соотношение между составом и структурой)

вещественный состав цемента (минеральный состав; степень кристаллизации; характер и тип цементации; содержание цемента в породе)

вещественный состав матрикса (минеральный состав; степень кристаллизации; характер и тип цементации; содержание матрикса в породе)

По характеру кристаллизации различают следующие виды цемента/матрикса:

колломорфный

глобулярный

кристаллически-зернистый

-микрозернистый (<0,01 мм)

-мелкозернистый (0,01-0,1 мм)

-среднезернистый (0,1-1 мм)

-крупнозернистый (> 1 мм)

По типу цементации различают следующие виды цемента/матрикса:

базальный

пленочный

поровый

контактный

сгустковый

По условиям образования цемент бывает

регенерационный

крустификационный

коррозионный

пойкилитовый

механического заполнения пор

В зависимости от своего состава осадочные породы разделяются на 10 групп:

обломочные - осадочные образования, на 50% и более сложенные частицами размером >0,01 мм

глинистые - осадочные образования, на 50% и более сложенные глинистыми минералами или частицами размером <0,01 мм

аллиты (глиноземистые) -

железистые - образования, на 50% и более сложенные железистыми минералами (магнетит, гематит, гетит, гидрогетит, лимонит, сидерит, шамозит)

марганцевые - осадочные образования, которые содержат более 10% оксида марганца

фосфатные - образования, которые содержат не менее 10% оксида фосфора

кремнистые (силициты) - осадочные образования, на 50% и более сложенные биохемогенным кремнеземом

карбонатные - осадочные образования, на 50% и более сложенные карбонатными минералами (кальцит, доломит, сидерит, магнезит, анкерит и др.)

соляные - осадочные образования, на 50% и более сложенные хлоридами, сульфатами и некоторыми другими минералами

каустобиолиты - образования, на 50% и более состоящие из органических компонентов

Среди осадочных образований достаточно часто встречаются такие, которые характеризуются смешанным составом. Это требует разработки специальных правил их наименования. В частности, эффективный подход к решению данной проблемы был предложен сотрудниками ГГФ РГУ. Если в породе присутствуют две составляющие, то первой в названии указывается та, содержание которой меньше. Например, галечно-гравийный конгломерат. В нем гальки содержится меньше, чем гравия. Если меньшая по содержанию составляющая слагает не более 25% от всей породы, то ее название дается с суффиксом -ист. Например, песчаник глинистый. В такой породе содержание глинистых частиц менее 25%. Если меньшая по содержания составляющая слагает до 50% от всей породы, то ее название дается с суффиксом -ит. Например, известняк доломитовый. В нем на долю доломита приходится до 50% породы, хотя в составе преобладает кальцит. Однако встречаются породы, состоящие из нескольких компонентов, содержание которых может быть примерно равным или, по крайней мере, сопоставимым. Такие "мусорные породы" характерны для отложений подножий континентальных склонов или же континентальных пролювиальных толщ. Для них предлагается использовать такой термин как "хлидолит".

Размещено на Allbest.ru