Литология. Структурная геология

Р. А. Щеколдин. Конспекты лекций

Литология. Структурная геология

Р. А. Щеколдин. Конспекты лекций

Генетический и литолого-фациальный анализы

Введение

Любая осадочная горная порода представляет собой закономерную, генетически обусловленную ассоциацию минеральных и (или) органических компонентов. Главные генетические признаки запечатлены в свойствах: цвет – структура – текстура – состав породообразующих компонентов – состав и распределение включений – крепость – пористость – вторичные изменения цвета, состава, структуры или текстуры. Но важнейшая генетическая информация заключается не в признаках отдельной породы, а в парагенетических ассоциациях пород.

Главный методический прием литологического исследования – полевые наблюдения и подробные описания разрезов осадочных комплексов (в обнажениях или кернах буровых скважин). При этом особое внимание должно быть сосредоточено на:

  • детальнейшей послойной характеристике структурных, текстурных, палеонтологических и других признаков условий седиментации и постседиментационных изменений осадков;
  • исследовании временных и пространственных изменений таких признаков;
  • детальном анализе характеров межслоевых границ;
  • воплощении всех этих данных в категориях «литотип», «генетический тип», «фация», «макрофация», «обстановка седиментации», «палеоландшафт»;
  • выявлении и объяснении многоранговой цикличности чередования генетических типов и фаций.

Даже в тех случаях, когда анализируется множество параметров, присущих отдельно взятому образцу горной породы, мы не застрахованы от ошибочных генетических заключений.
Этому есть три основных причины.

  1. Конвергенция – сходство свойств пород при разных условиях их происхождения.
  2. Искажение генетических признаков постседиментационными изменениями, появление вторичных признаков пород.
  3. В прошлом существовали обстановки, которых нет в современную эпоху.

Существуют и субъективные разногласия из-за методических погрешностей генетических анализов. Самая распространенная погрешность: избирается какой-то единственный признак как главный или безусловный. Генетическая принадлежность породы может быть обоснована с определенной долей вероятности. Обоснование должно основываться на системном ранжировании множества признаков, при котором каждому признаку придается определенный «вес».

Признаки пород, используемые при генетическом анализе (по Алексееву, 2003, с изменениями)
Группа Признаки Методы исследования
название характеристика П Л К
«Внутренние» Состав Петрографический, минеральный, химический; количественное соотношение компонентов + ++  
Цвет, внешний вид Использовать стандартные названия цветов и оттенков;плотность, трещиноватость и пр. ++ +  
Структура Составные структурные компоненты породы, их размер, форма, окатанность, сортировка, количественное соотношение, примеси, степень сохранности ++ +  
Текстура Морфологическое определение внутренней текстуры породы (массивная; слойчатость – горизонтальная, волнистая, косая; градационная – прямая или обратная; цикличность – при наличии).
Текстуры на поверхностях наслоения (рябь – волновая, течениевая, ветровая; трещины усыхания; глиптоморфозы; следы размыва, ударов, волочения; следы жизнедеятельности и др.)
++ +  
Органические остатки Групповой состав, степень сохранности, условия захоронения (в т.ч. признаки переотложения) ++ Спец. иссле-дования  
Неорганические включения Различные, в первую очередь – конкреции ++ То же  
«Внешние» Контакты с соседними слоями Характер верхнего и нижнего контактов (размыв, срезание, резкий, постепенный и т.п.) ++   +
Парагенезис Соотношение с другими типами отложений +   ++
Обще-геологические Объёмная характеристика Площадь, объём, мощность, форма тел, характер залегания +   ++
Общая характеристика толщи Строение толщи, соотношение в ней слоёв пород; строение слоёв, ритмов, циклов; соотношение с соседними толщами     ++

П – полевые, Л – лабораторные, К – камеральные
++ – решающее значение, + – предварительные или дополнительные сведения.

 

Цвет пород

Окраска осадочных пород, как правило, определяется минералогическим составом, в особенности присутствием железистых соединений и органического вещества; некоторое значение имеет также зернистость пород.
По цвету различают:

  • сероцветные породы,
  • пестроцветные породы,
  • красноцветные породы.

Окраска связана с окислительно-восстановительным потенциалом среды осадконакопления:
темно-серый, черный – восстановительная среда; пестроцветность – нейтральная среда (близость окислительно восстановительного барьера); белый, бежевый, красный – окислительная среда.

Сероцветные породы

Пестроцветные породы

Красноцветные породы

Структура

Структура – характеристика размеров и формы компонентов, образующих породу. Для обломочных пород структура отражает способ переноса осадка от места образования к месту осаждения.

  • Размер обломков – позволяет оценить динамику среды осадконакопления.
  • Форма обломков (степень окатанности) – указывает на дальность переноса.
  • Сортировка обломков – отражает свойства транспортирующей среды (её вязкость и плотность).

 

Структуры обломочных пород и способ транспортировки частиц
Структура Размер частиц Способ транспортировки
Псефитовая более 2 мм Качение, волочение
Псаммитовая 0,05-2 мм Сальтация
Алевритовая 0,005-0,05 Взвесь
Пелитовая менее 0,005

 

Форма обломков (сферичность, степень окатанности) зависит от:

  • первоначальной формы,
  • минерально-петрографического состава,
  • размера,
  • дальности переноса.

 

Сортировка обломков

Зависимость степени сортировки осадка от особенностей транспортирующей среды

Текстура

Текстура характеризует взаимное пространственное расположение структурных элементов породы и их положение по отношению к поверхностям напластования. Она отражает динамику среды осадконакопления.

Массивная текстура

Структурные элементы породы расположены равномерно, хаотично, ориентировка отсутствует.

Интерпретация:
а) равномерное осадконакопление, «частица за частицей»
б) вторичное перемешивание осадка гравитационными процессами либо в результате жизнедеятельности организмов.

Массивная текстура

Массивная текстура

Градационная текстура

Постепенная смена крупных структурных элементов породы мелкими вверх от резкого нижнего контакта.

Интерпретация: осаждение частиц из насыщенных взвесей ниже базы волнений.

Градационная текстура

Градационная текстура

Слойчатая текстура

Многократное повторение тонких одинаковых слойков, в которых определенным образом упорядочены структурные элементы породы.

Горизонтальная слойчатость. Интерпретация: прерывистое осаждение алевро-пелитовых частиц из ненасыщенных взвесей в условиях низкой гидродинамики.

Волнистая слойчатость. Интерпретация: прерывистое накопление алевритовых и псаммитовых частиц под действием слабых потоков, создающих рябь.

Косая слойчатость. Интерпретация: накопление псаммитовых и псефитовых частиц под действием сильных потоков

Текстуры на межслойковых поверхностях

На кровлях –

Знаки ряби

Трещины усыхания

Глиптоморфозы

Следы жизнедеятельности на поверхности осадка

Следы жизнедеятельности внутри осадка

Батиметрический контроль следов жизнедеятельности

Ориктоценозы – захоронения органических остатков

Ископаемый биоценоз – захоронение органических остатков на месте их обитания в прижизненном или в близком к прижизненному положении.

Танатоценоз – захоронение перемещенных остатков. При этом остатки организмов разрушаются и сортируются по размеру. В танатоценозе могут быть представлены остатки организмов, обитавших в разных условиях.

Биоценоз. Колонии кораллов в прижизненном положении

Танатоценоз. Колонии кораллов и строматопорат и их фрагменты

Генетический анализ

Генетический анализ – это метод познания генезиса осадочных образований геологического прошлого, то есть расшифровки: а) процессов возникновения исходных осадков, ставших затем горными породами, б) условий и обстановок их накопления (ландшафтных, климатических и др.).

Генетический анализ начинается с выделения генетических типов исследуемых отложений.

Генетический тип отложений –
отложения, образовавшиеся в результате работы определенных геологических агентов (сил гравитации, водных потоков, ветра, льда, биоса и др.).

Выделение генетических типов подготавливается детальными описаниями геологических разрезов с выявлением и систематизацией литотипов.

Литотипы –
отдельные разновидности осадочных пород с одинаковыми либо близкими наборами текстурных, структурных и вещественных признаков.

Принципы литолого-фациального анализа

На исходном этапе главной задачей является составление послойных описаний разрезов крупных регионально-стратиграфических единиц — свит или их фрагментов (подсвит, пачек, горизонтов). Послойные описания ни в коем случае не следует сводить только к формальному перечню названий пород. Затем выделяются и показываются справа от литолого-стратиграфических колонок наиболее характерные литотипы и генетические типы отложений.

Потом анализируются их сочетания и взаимоотношения в вертикальных разрезах и на площади развития одновозрастных горизонтов.

Составляются фациальные профили и карты фаций, на основе которых впоследствии строятся карты (или схемы) палеогеографические.

Пример колонки

Вопросы для самопроверки

1. Какие признаки осадочной породы являются генетическими?

2. Что называется литотипом?

3. Что называется генетическим типом?

4. Для чего проводится генетический анализ?