Структуры осадочных пород » Строительство и ремонт: теория и практика




Главная
Новости
Статьи
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




21.01.2021


20.01.2021


20.01.2021


20.01.2021


20.01.2021


18.01.2021


16.01.2021





Яндекс.Метрика
         » » Структуры осадочных пород

Структуры осадочных пород

05.09.2017


Структуры осадочных пород определяются формой, размерами частиц и их взаимоотношениями. Классификационное значение прежде всего имеют структуры, позволяющие разделить частицы на био-, грано- и кластоморфные.
Биоморфные структуры определяются составом и характером скелетных остатков организмов — биоморфозами, а также продуктов жизнедеятельности. Под скелетным остатком понимается: «...твердое минеральное образование, оставшееся после организма, вне зависимости от его принадлежности к животному или растительному миру» и не испытавшее механической переработки, постседиментационного растворения и т. д.
Скелетные остатки слагаются разными соединениями: карбонатами, фосфатами, кремнистым и углеводородным веществом, сульфидами железа и т. д. Они могут быть первичными, существовавшими в скелете живущего организма, или вторичными, возникшими путем преобразования первичных компонентов, а также путем замещения (например, сульфидами). Среди первичных компонентов, слагающих скелетные формы, преобладают карбонаты, преимущественно кальцит и арагонит. Эти компоненты входят в скелетные остатки цианобактерий и водорослей (кокколитофориды, синезеленые, зеленые, харовые), фораминифер, археоциат, гидромедуз, кораллов, иглокожих, морских звезд, офиур, голотурий, мшанок, некоторых червей, брахиопод, моллюсков и остракод. Карбонат кальция, преобладающий в их скелетных остатках, обычно содержит ту или иную примесь карбоната магния. В современных осадках магнезиальный кальцит связан с остатками мшанок, водорослей, некоторых кораллов, иглокожих, донных фораминифер, а арагонит распространен в раковинах моллюсков. Среди других карбонатов, участвующих в строении скелетных форм, следует отметить доломит, который известен как, возможно, первичный минерал в остатках древних, преимущественно докембрийских синезеленых водорослей (цианобактерий).
Вторичными компонентами карбонатного состава являются кальцит,; доломит и сидерит. Кальцит и доломит второй генерации возникают в скелетных формах в результате изменения или замещения неустойчивых арагонита, магнезиального кальцита, протодоломита. Сидерит появляется как постседиментационный минерал, развивающийся в результате разложения органического вещества в восстановительных условиях.
Кратко рассмотрим наиболее распространенные скелетные элементы карбонатного состава. В основу их характеристики положены данные В.П. Маслова. Они дополнены более поздними результатами.
Остатки водорослей стелющихся, ветвящихся видов известны в фане-розойских отложениях. В них отчетливо различаются следы нитей, трубок, каналов и других элементов прижизненного строения. Своеобразны остатки кокколитофорид, известные с мезозоя. Они имеют размеры менее микрона, формы неделимого элемента сферы в виде пуговиц, кнопок, колпачков, трубочек и т. д. В разрезе формы кокколитов зависят от характера сечения (рис. II.1).
Сифонеи, известные с карбона, представлены обызвесткованными чехлами, форма и строение которых зависят от групповой или родовой принадлежности (рис. II.2). Красные или багряные водоросли относятся к многоклеточным, встречаются начиная с силура. Известковое вещество обогащено магнезиальным карбонатом (до 20%). Форма обызвесткованных клеток зависит от групповой принадлежности (рис. II.3, II.4).
Среди животных остатков известковый скелет имеют следующие породообразующие организмы: археоциаты, фораминиферы, строматопоры, кораллы, мшанки, брахиоподы и моллюски. Скелеты археоциат представляют собой главным образом кубки высотой 5—80 мм и диаметром 5—20 мм, иногда больше. Они состоят из двух или одной стенки, перегородок, днищ и соединяющих элементов (рис. II.5). Скелет сложен тонкозернистым, обычно темноокрашенным кальцитом, который цементируется светлоокрашенным карбонатом кальция.

Разнообразны остатки известковых фораминифер. Различаются раковины с зернистой, фибровой, пористой и другими структурами. Сложное строение имеют раковины фузулинид, у которых внешний слой плотный, а внутренний ячеистый с выступами, заполняющими камеры. Кальцит, слагающий скелетные элементы фораминифер, обычпо содержит небольшую примесь магнезиальпой молекулы. Содержания более 20% отмечены в раковинах нубекулярий. Примеры строения и формы камер фораминифер приведены на рис. II.6.
Строматопоры являются важными породообразующими организмами в палеозойских и мезозойских отложениях. Они образуют колонии разной формы: коркообразные, желваковые, куполо- и дискообразные, стебельчатые, дендроидальные и др. Их остатки сложены кальцитом, в сечениях пучковато-волокнистые или пятнисто-волокнистые (рис. II.7).
Кораллы известны с кембрия. Они являются постоянными участниками органогенных построек. У табулят по строению кораллита различаются массивные, кустистые и стелющиеся полипняки. Массивный тип характеризуется плотным прилеганием кораллитов, в кустистом последние чаще обособлены, а стелющиеся формы создают цепочки и сетки (рис. II.8). Разнообразны четырех- и шестилучевые кораллы, известные с палеозоя, среди которых различаются колониальные и одиночные формы (рис. II.9). В строении скелета современных кораллов участвует арагонит, у древних форм он обычно трансформирован в кальцит.
Среди иглокожих породообразующими чаще всего являются остатки морских лилий (членики и пластины). В разрезе, перпендикулярном оси, они многоугольные или овальные, а в продольном сечении — четырехугольные (рис. II.10). При постседиментационных преобразованиях членики лилий нередко превращаются в монокристаллы кальцита.
Мшанки представляют собой мелкие колониальные прикрепляющиеся животные и известны с раннего палеозоя. Они образуют колонии, которые в позднем палеозое и в последующие эпохи оформились в виде крупных органогенных построек типа рифов. Типы структур ячеек некоторых мшанок показаны на рис. II.11.
Брахиоподы, раковины которых сложены карбонатами, известны с кембрия. В современных формах кальцит створок может переслаиваться с органическим или фосфатным веществом. Органический компонент в ископаемых раковинах замещается фосфатами, пиритом и другими минералами. В разрезе створки брахиопод обнаруживают двуслойное строение (рис. II.12), иногда наблюдается пористость.
Моллюски (двустворчатые, брюхоногие, аммониты) имеют многослойную карбонатную раковину, причем наблюдается чередование призматических, призматически-ячеистых, листовато-призматических или пластинчатых слоев (рис. II.13—II.15).
Для остракод характерны две раковины, сложенные тонкими фибрами кальцита, угасание которых имеет место перпендикулярно поверхности раковины.


Первичное кремнистое вещество слагает скелетные остатки радиолярий, диатомей и губок. Раковины радиолярий опаловые, шаровидной, эллиптической, дисковидной, конусовидной, башенковидной и лопастной формы, часто с шипами и отростками (рис. II.16). Диатомовые водоросли образуют два опаловых коробчатых панциря разнообразной формы (рис. III.17).
Кремневые губки в ископаемом состоянии представлены одно-, трех-и более лучевыми спикулами (рис. II.18) длиной 1,5—2,5 мм, сложенными опалом, халцедоном или кварцем. Спикулы имеют осевой канал, который может быть заполнен постседиментационными продуктами (минералами группы кремнезема, глауконита, пиритом, гидроокислами железа и др.).
Фосфатным веществом сложены раковины брахиопод и костные остатки. Раковины современных лингул представляют собой тонкое чередование хитинового и призматического фосфатного вещества. Призмы под острым углом подходят к границам слоев и пересечены перпендикулярно к поверхности тонкими каналами (рис. II.19). При постседиментационных изменениях хитиновый слой замещен карбонатным, фосфатным или сульфидным веществом. Раковины ископаемых брахиопод (оболусов) сложены фосфатным веществом.
Костные остатки могут быть представлены зубами, чешуей, костями или их обломками. Они состоят из четырех элементов: собственно кости, дентина, эмали и аспидина (рис. II.20, а, б). В костях сочетаются фосфатное вещество, многочисленные полости и ветвящиеся каналы, которые в ископаемом состоянии могут быть заполнены постседиментационными образованиями.



Вещество, из которого построены стенки зубов позвоночных, называется дентином. Оно характеризуется серией более и менее параллельных канальцев, часто ветвящихся. Поверхность зубов покрыта эмалью. В ископаемом состоянии оно представлено бесцветным бесструктурным веществом. В аспидине отсутствуют полости, беспорядочно расположены группы канальцев.
Структурное углеводородное вещество, в той или иной степени измененное постседиментациониыми преобразованиями, встречается в торфе и углях. Кроме того, оно может быть рассеяно в любой осадочной породе. Как правило, в нем различаются части древесины, луб, кора, листья, плоды, споры, кутикула, смоляные тельца, склероции грибов и т. д. (рис. II.21).



Постседиментациоиная вторичная минерализация захватывает любые скелетные остатки. Наиболее распространены доломитизация и окремнение кальцитовых раковин; окремнение, ожелезнение и сидеризация растительных остатков; замещение сульфидами железа; фосфатизация и глинизация (глауконитизация). Несколько особняком стоит процесс замещения сульфидами железа мягких тканей животных организмов. Железистые, обычно сульфидные, соединения, геологически мгновенно замещая скелетные и мягкие ткани организма, в своей структуре фиксируют не только форму организма: при соответствующей обработке в них можно выявить расположение внутренних органов и строение крупных клеток.
Продукты выделений организмов включают строматолитовые, онколитовые, смоляные и копролитовые (пеллетовые) образования. Строматолиты представляют собой сложные постройки, имеющие формы простых и ветвящихся столбиков, конусов, корок, бугров и т. д. (рис. II.22). По составу они могут быть кальцитовые, доломитовые, кремнистые (опаловые, халцедоновые и кварцевые), а также железоокисные и фосфатные. Онколиты отличаются округлыми формами. В разрезе обнаруживается концентрическая и радиально-лучистая структуры (рис. II.23).
Смоляные образования, состоящие из углеводородных соединений, известны в углях. К ним относятся также стяжения янтаря. Копролиты или пеллеты представляют собой окаменевшие фекальные комочки, округлые, эллиптические или неправильной формы, состоящие из микрозернистого материала (рис. II. 24).
При всем многообразии форм и размеров скелетных остатков возникает необходимость упорядочения описания их по величине раковин и растительных элементов. Такая попытка уже была сделана. Однако структуры по размерам остались не дифференцированы, даны совместно с грано- и кластоморфными.
Классификация биоморфных структур по размерам такова:

размера.
Здесь приведена индексация биоморфных структур по размерности, причем в названиях сохранена терминология, идентичная таковой для грано- и кластоморфных структур.
Среди продуктов выделения организмов встречаются строматолитовые, онколитовые, копролитовые и другие структуры, различающиеся по тому же десятичному ключу.
Граноморфные или зернистые структуры выделяются по следующим признакам: 1) наличию кристаллографических огранок или других первичных фазовых ограничений, 2) отсутствию био- и кластоморфных структур и 3) проявлению замещения более ранних структур более поздними. Классификация размерности зернистых частиц следующая:

В ней использована также десятичная система.
При диагностике зернистых структур приобретают большое значение форма минеральных зерен и их пространственное взаимоотношение. По степени идиоморфизма выделяются два основных типа простых форм: идиоморфный и ксеноморфный. Они образуют сложные типы: гипидиоморфные или гипидиоморфно-зернистые, гипидиоморфно-гранобластовые, гранобластовые, лепидобластовые, нематобластовые, бобовые, оолитовые и пизолитовые, сферолитовые, нодулярно-узловатые, порфиробластовые, зубчатые, мозаичные и др.
Кластоморфные или обломочные структуры свойственны частицам, поверхность которых несет следы механической обработки. Внутреннее строение их может характеризоваться как биоморфвой, так и граноморфной структурами. Разделение частиц кластоморфного типа осуществляется по размерности, форме обломков, степени и характеру изменения частицы последующими преобразованиями.
По размерам частиц существует несколько вариантов классификаций. Ниже приведен один из них (по размерности) тождественный био- и граноморфным структурам. При необходимости в основную классификационную схему вводятся более мелкие подразделения.
Классификация кластоморфных структур такова:

Форма обломочных частиц неоднократно анализировалась в специальной литературе. Наиболее часто при диагностике осадочных пород используется окатанность кластоморфных частиц, для оценки которой предложена пятибалльная шкала, (рис. II.25). Здесь не рассматриваются округленность и сферичность, обломочных частиц, которые обычно используются для различного рода генетических построений. Для псефитовых и крупнопесчаных обломков применяется такой показатель, как изометричность, для которого необходимы замеры трех величии: наибольший диаметр (А), ширина (В) и высота (С). По их соотношениям различаются изометричные, удлиненные, уплощенные и удлиненно-уплощенные обломки. Для обломков скелетных предлагаются следующие термины: детритусовый (> 0,1 мм) и шламовый (< 0,1 мм). Te и другие обычно имеют удлиненную форму частиц.
Существует несколько классификаций смешанных, кластограноморфных структур, известных как структуры цементов. Они разделяются по относительному количеству обломков и цемента (базальный, соприкосновение, поровый); характеру выполнения цементирующего пространства и взаимоотношению частиц (пленочный, выполнения, сгустковый, регенерационный, коррозионный); структуре цемента (аморфный, микритовый, зернистый, крустификационный, пойкилитовый).