ПОЛЕВОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД 4 1 Классификация осадочных

ПОЛЕВОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД 4. 1. Классификация осадочных горных пород. 4. 2. Окраска горных пород. 4. 3. Структурно-текстурные особенности горных пород. 4. 4. Особенности изучения различных типов осадочных горных пород - обломочных, глинистых, карбонатных, органогенных (сбор палеонтологического материала). 4. 5. Трансгрессивное и регрессивное залегание в толщах осадочных горных пород. 4. 6. Выявление несогласий и их отображение на геологических картах, стратиграфических колонках 1 и разрезах.

4. 1. Классификация осадочных горных пород Тип осадочной породы или литологический тип — понятие, сложившееся в значительной мере традиционно и основанное в первую очередь на совокупности ее главных групповых литологопетрографических признаков, определяющих внешний облик и состав породы, с минимумом генетических показателей. Основные литологические типы осадочных пород. Обломочные - крупно- и мелкообломочные — конгломераты, песчаники; глинистые — глины, аргиллиты, глинистые сланцы. Хемогенные - карбонатные — известняки, доломиты, мергели; кремнистые — трепелы, диатомиты, опоки, эвапоритовые — соляные, глинисто-соляные и глинисто-гипсовые накопления. Органогенные – минеральный состав и организмы породообразователи – известняк коралловый, известняк брахиоподовый, радиолярит. Осадочные породы различают прежде всего по минеральному составу: мономиктовые, олигомиктовые и полимиктовые. 2 Полевое изучение производится визуально с помощью лупы. 1. Определяется минеральный состав – породообразующие минералы, их соотношение (% сод. ) по их физическим и др.

4. 2. Окраска осадочных горных пород Цвет - едва ли не первый полевой признак идентификации слоев и пачек, имеющий, как правило, генетическое содержание. Цвет обусловлен минеральным составом, характером примесей и цемента в осадочных породах. Белые и светло-серые - глины с малым содержанием железа, марганца и щелочей, часто огнеупорные; пески олигомиктовые, существенно кварцевые, стекольные. Тёмные и чёрные - глины углистые и керогеновые, гумусированные, пески с высоким содержанием минералов черного шлиха — магнетита, ильменита, гематита; песчаники, сцементированные оксидами марганца, пиритизированные породы (восстановительная обстановка). Жёлто-серые, коричневато-тёмно-серые - глины делювиальные кирпичные. Зеленые и голубовато-зеленые (сизые) - породы с глауконитом и железистыми хлоритами; породы участков гипергенного оглеения; 3 породы зоны окисления сульфидов меди и никеля. Красные - глины гидрослюдистые карбонатные, песчаники

2. Окраска осадочных горных пород (продолжение) Определение цвета производится как по естественным выходам породы (она часто бывает очень типичной для определенных толщ района), так и по свежим сколам сухой породы (иногда её порошка). При визуальном определении цвета породы применяют точную строго однотипную терминологию. В основе определения стоит главный цвет, перед ним уточняющие определения, например: зеленовато-серый, бледно-лиловато-красный и т. д. В скобках полезно приводить бытовые цветовые термины: кирпичнокрасный, грязно-вишневый, лимонно-желтый, и т. д. Порядок описания окраски породы по слоям и пачкам включает: 1. Распределение окраски по слою в целом (пачке, толще): однородное, пятнистое, полосчатое; отношение пятен или полосчатости к слоистости и другим крупным текстурным элементам породы. 2. Общая тональность окраски слоя или пачки; выделение и характеристика участков разной тональности и насыщенности, их4 взаимные соотношения, приуроченность к разновидностям пород слоя, к конкрециям и включениям.

4. 3. Структурно-текстурные особенности осадочных горных пород Структура осадочных горных пород определяется их происхождением – обломочная для обломочных пород (мелко-, средне- грубообломочные); пелитовые для глинистых; кристаллические, зернистые, пелитоморфные для хемогенных, органогенная или органогенно-обломочная (детритусовая) для органогенных. Под текстурами осадочных пород понимают совокупность признаков строения пород, опознаваемых в поле визуально и обусловленных относительным расположением и ориентировкой составных частей — ингредиентов породы. Текстурные признаки пород: слоистость, различные знаки и обособления на поверхности слоев и внутрислоевые, включения в породах и конкреции, а также «следы жизни» . По времени формирования различают текстуры сингенетические, диагенетические, эпигенетические и метаморфогенные. В многообразии конкретных текстур фиксируются особенности 5 обстановок осадконакопления и все этапы формирования пород: от стадии осадконакопления до глубоких метагенетических

Особенности изучения различных типов осадочны рных пород: обломочных, глинистых, карбонатны ганогенных, сбор палеонтологического материал Тип осадочной породы или литологический тип — понятие, основанное в первую очередь на совокупности ее главных групповых литолого-петрографических признаков, определяющих внешний облик и состав породы, с минимумом генетических показателей. Основные литологические типы осадочных пород: 1) крупно- и мелкообломочные — конгломераты, песчаники; 2) глинистые — глины, аргиллиты, глинистые сланцы; 3) карбонатные — известняки, доломиты, мергели; 4) кремнистые — трепелы, диатомиты, опоки, 6 радиоляриты; 5) эвапоритовые — соляные, глинисто-соляные и глинистогипсовые накопления.

4. 4. 1. Изучение крупно- (грубо-) обломочных пород Группа крупнообломочных пород (сцементированных и рыхлых) по величине обломков обычно подразделяется на следующие градации: 1000— 100 мм — валуны (глыбы), 100— 10 мм — галька (щебень), 10— 1 мм — гравий (дресва). Крупнообломочные породы являются наиболее информативными из всех осадочных пород при различных палеогеографических реконструкциях. Толщи и пачки конгломератов четко отмечают в разрезах начало разнопорядковых тектоно-седиментационных и геоморфологических циклов, а в плане обозначают шлейфы сноса в зонах предгорных прогибов и русла потоков. По составу галек в конгломератах устанавливают области денудации и пути переноса материала, а по ориентировке галек — направление течения потоков. Часто грубообломочные слои и пачки используются как маркирующие горизонты для корреляции. Издавна применяется валунно-галечный метод поисков месторождений полезных ископаемых (коренное 7 золото, сульфидные руды, хромиты, бокситы, нефрит и др. ). Наибольшее значение имеют конгломераты, т. к. в гальках и валунах представлены сами породы области размыва, а не

Конгломераты куккараукской свиты венда в районе д. Кулмас (Южный Урал) 8

1. Гранулометрический состав Для рыхлых отложений определяют их ручной или механической сортировкой по фракциям крупности зерна и выражают в весовых % содержания каждой фракции в изученной пробе. Для сцементированных крупнообломочных пород гранулометрия определяется либо визуальной оценкой участия обломков разных фракций (по наибольшему поперечнику) в единице площади обнажения (м 2), 9 либо с использованием накладной сетки-палетки, или подсчетом на

определяют подсчетом галек разного 2. Состав петрографического состава в пробе галек (100— 150). Для прослоев обломков внутриформационных галечников, нередких среди красноцветных и угленосных толщ, рассчитывают коэффициент автохтонности, выражающий степень участия галек, представленных перемытыми породами вмещающей толщи. Устанавливают наличие в гальках остатков организмов: кораллов, криноидей, мшанок, брахиопод, и др. Такие гальки отбирают в палеонтологические коллекции. Аналогичным образом поступают с гальками характерного петрографического состава и гальками с рудными вкраплениями. Прослеживанием по площади определяют пути перемещения таких галек и участки их происхождения. 3. Окатанность пропорциональная длительности обломков переноса, определяется обыкновенно для обломков двух наиболее характерных классов крупности и разного петрографического состава. В простейших определениях применяют баллы окатанности по шкале А. В. Хабакова [1946 г. ]: - неокатанный остроугольный щебень — 0; - угловатая галька со слабо обтертыми углами — 1; - слабо окатанная галька с округленными углами — 2; 10 - хорошо окатанная галька — 3; - круглая или эллипсоидальная галька — 4.

дополняющая 4. Степень изометричности характеристику галек их окатанности, определяется отношением суммы их наиболее длинной А и короткой В осей к оси наибольшей уплощенности С. Индекс изометричности И=А+В/(2 С) обычно имеет различные показатели для галек разного генезиса. Характеристика цемента и наполнителя гравийно- галечных пород 5. Состав обломков грубообломочной части и их цемента и распределение цемента в породе определяется по визуальной оценке в обнажении. По отношению гравийно-галечной части к мелким фракциям вместе с цементом конгломераты подразделяют на: 1) насыщенные, когда крупные обломки совершенно соприкасаются, а промежутки занимает наполнитель (<1 мм) и цемент; 2) ненасыщенные, в которых крупные обломки не всюду соприкасаются между собой, составляя меньшую часть породы; 3) пуддинговые, когда крупные обломки, не соприкасаясь между собой, «плавают» в 6. Ориентировка наклона галек в основной массе мелких фракций, связанных цементом. Отмечают конгломератах прочность цементации породы. изу 11 чается для определения направления древнего потока, в котором плоские гальки ложатся подобно черепицам, что обеспечивает их

7. Отбор образцов и проб Конгломератовые накопления, будучи неоднородными, требуют крупнообломочных пород. особого подхода при отборе образцов и проб: в них по возможности раздельно опробуют и изучают цемент и обломочные компоненты породы. Гальки отбирают для изучения их петрографического состава и встреченных в них органических остатков, рудной минерализации и для геохронометрических определений. Образцы пород цемента отбирают отдельно также для литолого-петрографических исследований с целью установления его состава и 8. Отображение результатов полевых петрографического типа. исследований крупнообломочных пород. Петрографический состав галек и гранулометрию крупнообломочных пород удобно показывать в форме круговых диаграмм или гистограмм, помещаемых при геологических колонках либо на картах. При показе состава по трем компонентам используют треугольные диаграммы. Направление (азимут) наклона галек отражают на розах-диаграммах, составляемых при суммировании азимутов в интервалах 15— 30° 12 после приведения каждого измерения к горизонтальному положению слоя.

4. 4. 2. Изучение средне- и мелкообломочных пород К средне- и мелкообломочным относят пески, алевриты и соответствующие сцементированные породы. Градации по размеру обломков (пески): крупнозернистые 1, 0— 0, 5 мм, среднезернистые 0, 49— 0, 25 мм, мелкозернистые 0, 24— 0, 1 мм, алевриты 0, 09— 0, 01 мм. Развитие песков указывает на динамичность среды отложения, а морфология — на характер ее движения в различных обстановках. Состав песков обычно отражает петрографические особенности участков сноса и их рудоносность. Полевое описание включает: 1. Морфология и текстуры слоя в целом, присущие ему конкреции и включения. 2. Крупность обломков и равномерность зернового состава с помощью лупы. 3. Состав и минералого-петрографические особенности обломочного 13 материала с помощью лупы; по степени мономинеральности состава обломков выделяют пески полимиктовые, олигомиктовые, мономинеральные; указывают наличие рудных обломков (сульфиды,

Полевое описание (продолжение) 5. Прочность цементации породы, состав и петрографический тип цемента оценивают визуально, состав цемента определяют предварительно, руководствуясь полевыми признаками и характерными реакциями, равно как и тип цемента, т. е. способ его взаимоотношения с обломочным материалом (пленочный, угловой, поровый, базальный) и степень его раскристаллизации (пелитоморфный, мелкокристаллический, пойкилитовый). Более детальную характеристику средне- и мелкообломочных пород дают в камеральный период после изучения лабораторными и инструментальными методами. Для этого проводится опробование на различные виды анализов (шлиховые, на изготовление шлифов, аншлифов, для производства химических, литогеохимических, термических анализов, технологических испытаний и др. ). 14

4. 4. 3. Изучение глинистых пород К глинистым относятся пластичные отложения с преобладающим размером частиц <0, 01 мм и отвечающие им в разной мере литифицированные породы — неразмокающие аргиллиты и литифицированные глинистые сланцы, а также сцементированные глины — кремнистые, известковистые и другие пелитолиты. Полевое описание глинистых пород. 1. Фациальная природа глин (совокупность генетических признаков, положение в вертикальном и латеральном фациальных рядах, форма слагаемых глинами литологических тел и их переход во вмещающие отложения). 2. Морфология и текстура слоя в целом, а также конкреции, включения и органические остатки. 3. Степень литификации породы, пластичность, выраженность сланцеватости. 4. Гранулометрический состав породы: степень ее песчанистости визуально, на ощупь и «на зуб» по хрусту песчинок, скатыванием 15 «колбасок» . 5. Минералогический тип глины (принадлежность ее к группе

Диагностические признаки глин по реакциям окрашивания Цвет суспензии при окрашивании Тип глины Каолинитовая Гидрослюдистая Отношение к воде Малопластична, не набухает Монтмориллонитов Высокопластичная, ая сильно набухает метиленов ой синькой неткленовой синькой + КСl бензидино м Фиолетовый Не окрашивает ся Фиолетовый Фиолетовосиний, иногда с зеленоватым оттенком Серый и темносерый до синего Фиолетовый Голубоватозеленый, зеленый Интенсивно синий Опробование глин проводят с целью выделения фракций (<0, 001 мм иммерсионным методом), изучения минералогического состава (окрашиванием, по термограмме, рентгеновским методом по характеру дифрактограммы, под электронным микроскопом, валовым химическим 16 анализом), для инженерно-геологических целей (влажность, пробы парафинируют; вязкость и т. д. ).

4. 4. 4. Изучение карбонатных пород Карбонатные породы (известняки и доломиты) и глинистокарбонатные (мергели и доломитовые мергели) составляют в среднем около 20% объема всех осадочных толщ. Значительно реже встречаются магнезиты, сидериты и смешанные карбонаты — анкериты. Практически все карбонатные породы представляют собой полезные ископаемые: 1) строительный и декоративный камень, щебень; 2) химическое сырье и пигменты (чистые разности); 3) металлургические флюсы, руды (сидерит) и огнеупоры (магнезит, доломит); 4) цементное сырье. В карбонатных коллекторах локализуются многочисленные залежи углеводородов, стратиформных свинцово-цинковых и марганцевых 17 месторождений. В ряде регионов (в том числе и на Урале) пачки и слои известняков издавна используют как надежные маркирующие горизонты.

ПОЛЕВОЕ ОПИСАНИЕ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД 1. Форма залегания карбонатной породы: седиментационный осадочный слой (пачки), биогерм (или биостром), сложенный каркасным неслоистым известняком. Указываются его размеры и взаимоотношения со смежными породами по латерали и вертикали, выраженность в рельефе. 2. Минеральный состав карбонатной породы и примерное участие в ней карбоната и глинистой составляющей. Оценивают количество остатка, растворяя крупинку породы в кислоте. Особое внимание уделяют выявлению магнезитовых накоплений и доломитов, а также ценных чистых известняков. 3. Структурно-текстурные особенности карбонатной породы. 4. Сохранность в ней остатков организмов и взаимное расположение. 5. Конкреции (включения) и другие диагенетические накопления в карбонатной породе, их состав, форма, распределение. 6. Особые признаки карбонатной породы, указывающие на наличие оруденения или примесей (марганцовистые известняки— серые и темно-серые с темными корочками окислов марганца; известняки и 18 доломиты с сульфидной минерализацией и т. д. ) 7. Пористость и кавернозность породы; конфигурация каверн и их

ОТБОР ОБРАЗЦОВ И ПРОБ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД ДЛЯ ЦЕЛЕЙ: - определения карбонатных минералов и структуры пород в шлифах и крупных пришлифовках методом окрашивания; - определения минерального состава карбонатов термическим анализом и количественно-термовесовым методом; - точного определения вещественного состава карбонатных пород химическим и термическим анализом; - выделения и изучения нерастворимого в кислоте минерального остатка; - определения строительно-технической и декоративной ценности пород; - Сбор палеонтологического технологической оценки (магнезитов). материала Макрофауна – отбирается отдельно из каждого слоя (брахиоподы, моллюски, ежи, кораллы, криноидеи – берут вместе с породой, отбивая излишки молотком или зубилом. Дальнейшее препарирование ведётся палеонтологами в лаборатории. Крупные кости и зубы позвоночных упаковываются поодиночке в вату и бумагу с указанием на ней № обн. и слоя. Разрушенные части соединяют, проклеивают столярным клеем, БФ-2, разведенным спиртом и др. Значительные скопления описывают на месте предварительно и принимают меры к их сохранению. Мелкие кости и зубы грызунов из пород извлекают промывкой, конодонты 19 – растворением породы в кислоте. Минерализованные растительные остатки (окремненные, ожелезненные, карбонатизированные) отбирают теми же методами. Отпечатки листьев и

4. 4. 5. Изучение соляных пород Соляные или эвапоритовые породы (галолиты) состоят из легкорастворимых солевых минералов, таких как галит (Na. Cl), сильвин (КCl), карналлит (КCl×Mg. Cl 2× 6 H 2 O), мирабилит (Na 2 SO 4× 10 H 2 O), тенардит (Na 2 SO 4), ангидрид (Ca. SO 4), гипс (Ca. SO 4× 2 H 2 O) и др. Как правило, соляные породы содержат глинистые, примеси и карбонаты кальция и магния, а иногда окрашены тонкодисперсными окислами железа. В подгруппу галопелитов выделяют глины, содержащие до 25% солей. При полевом изучении и оценке эвапоритов геолог должен иметь в виду, что все соляные породы представляют собой полезные ископаемые, как сами соли, так и природные их смеси с глинами (таков, например, широко используемый в строительстве глиногипс или гажа, содержащий от 20 до 80 % гипса). Иногда в эвапоритах заметно концентрируются малые элементы (бор, литий и бром). И, наконец, наличие эвапоритовых накоплений в толщах — верный 20 показатель аридности древнего климата и лагунных либо озерных обстановок.

ПОЛЕВОЕ ОПИСАНИЕ СОЛЯНЫХ ПОРОД 1. Форма залегания: пласт, купол (шток) или его апофиза. 2. Поведение на современной или древней поверхности (в случае несогласия) вследствие атмосферного воздействия и выщелачивания (ячеистость, кавернозность). 3. Ассоциация основных породообразующих эвапоритовых минералов (по полевым определениям) галит - определяют по характерному соленому вкусу; калийные соли - по ярким пестро-красным и желтым цветам и едкому жгуче-соленому вкусу; карналлит - дает характерный скрип при соскабливании плоскости лезвием ножа; мирабилит и тенардит бесцветные или мутно-белые и имеют слабый горько-соленый вкус. Борные минералы - реакцией на бор). 4. Проявления гидратационной тектоники — плойчатого смятия породы в результате увеличения объема при переходе ангидрита в гипс. 5. Степень раскристаллизованности солевых накоплений и дифференциации по этому признаку соляного пласта по вертикали, загрязненность солевых масс глинистыми и иными примесями (оценка). Отбирают образцы соляных пород, включений и конкреций из них: 21 - изучение структурно-текстурных особенностей пород; - диагностики соляных и сопутствующих минералов в шлифах и

4. 5. Трансгрессивное и регрессивное залегание в толщах осадочных горных пород Основные области осадконакопления - моря и океаны. Окраинные и внутриконтинентальные бассейны (моря) закладываются в результате прогибания краевых частей континентов (земной коры). На прогибы наступает (трансгрессирует) море, в результате чего на размытой поверхности древних образований начинается осадконакопление. Во время прогибания бассейна, расширяется площадь самого бассейна и накапливающихся в нём осадков. Периодичность тектонических движений и их обратимость приводит затем к поднятию участка морского бассейна, постепенному сокращению площади бассейна (регрессии) и установлению на его месте суши. Трансгрессивный и регрессивный циклы развития морского осадконакопления обуславливают закономерное распространение осадочных толщ по разрезу и латерали. Соответственно выделяют 2 типа залегания осадочных 22 толщ – трансгрессивное и регрессивное. P

Трансгрессивное залегание Под трансгрессивным залеганием понимается такое соотношение осадочных горных пород при котором более древние слои всегда занимают меньшее пространство, чем последующие. При этом в центральных частях впадины или прогиба наблюдается последовательная смена толщ от грубообломочных к глинистым и карбонатным, а на окраинах прогиба на комплекс древних пород основания ложатся всё более молодые толщи (пояснить). Регрессивное залегание Регрессивный тип залегания выражается в последовательном сокращении площади, занимаемой более молодыми отложениями по отношению к древним. Он возникает при относительно быстром опускании территории и последующем длительном поднятии. Происходит постепенное сокращение (регрессия) водоёма и заполнение впадины регрессивной серией слоёв. При регрессивном залегании наблюдается обратная 23 последовательность толщ – от карбонатных или глинистых отложений к более грубозернистым (от подошвы к кровле).

Литофациальный анализ Осадочная фация это совокупность литогенетических типов толщ пород, характеризующихся соответствующими данной фации первичными признаками, отражающими физикогеографические условия формирования осадков. Литофациальный анализ, т. е. выделение и группировка литогенетических типов пород и соответствующих им фаций — важная составляющая многих геологических построений, в частности палеогеографических, палеотектонических, ритмостратиграфических и поисково-прогнозных. Полевое определение фаций основывается на изучении всей совокупности первичных генетических признаков осадочной толщи: ее текстур и палеонтологической характеристики, минералого-геохимических показателей. Последовательность литофациального анализа осадочной толщи 1. Послойное описание разреза с выделением на фоне седиментационных ритмов (циклов) литогенетических типов пород. 2. Группировка литогенетических типов по фациям, составление сравнительных таблиц типов пород по фациям и индексация типов. 3. Составление рабочей обзорно-сводной таблицы фаций и литогенетических типов пород изученного разреза с иерархическим соподчинением и группировкой фаций в комплексы фаций, группы фаций, 24 фации (субфации). 4. Подбор серий каменного материала. Итоговое выражение результатов полевого литофациального анализа –

Схема иерархии и группировки наиболее распространенных Осадочных фаций в ряду континент – море (табл. 6. 9) Комплек с фаций Группа фаций Фации Элювия Делювия Конусов выноса, селевых потоков Аллювия Русла, поймы, озер-стариц, поймы заболоченной Озёр: пресноводных, временно усыхающих, соленоводных, самосадочных, заболоченных, заторфованных, сапропелевых Ближней авандельты, дальней авандельты Эстуариев и лиманов Эстуариев, лиманов временно проточных, лиманов отчлененных Лагун пресноводных, заболоченных и мангров, сапропелевых, солеродных, соленоводных Литоральн ая Морской Пролювия Авандельт Переходны й Осыпей, склонового делювия Озерная Континента ль-ный Глыбового развала, щебенистого элювия Пляжей и отмелей, скальноприбрежная Бентальна я пелагическ ая Сублиторальная Рифовая Обособленн ого шельфа Застойных впадин, морских заливов Открытого 25

4. 6. Выявление несогласий и их отображение на геологических картах, стратиграфических Стратиграфическое несогласиеразрезах непрерывной колонках и — нарушение последовательности залегания слоев в разрезе, выраженное в различных формах и обусловленное перерывом в осадконакоплении. Различают угловое и азимутальное несогласия. Угловое несогласие – выражается в разных углах пад. пород при параллельных границах. Азимутальное несогласие - выражается в не параллельности границ и разных углах падения, они подходят друг к другу под , причем границы более древних стратонов упираются в границы более молодых. Полевое изучение стратиграфических несогласий а) возраст поверхности стратиграфического несогласия; устанавливают его сравнением возрастных показателей горизонтов, образующих нижнюю и верхнюю границы поверхности несогласия; б) характер проявления и степень выраженности стратиграфического несогласия (рис. 5. 2); в) строение поверхности несогласия (ровная, со следами выветривания, карманообразная, закарстованная и т. д. ); г) наклон поверхности несогласия (параллельное, когда поверхность несогласия в целом горизонтальна, географическое при наклоне поверхности несогласия меньше 26 1°, угловое, когда угол наклона поверхности несогласия отчетливо выражен и непосредственно измеряется), полная характеристика углового стратиграфического несогласия складывается из двух показателей— угла

Типы несогласий 27