Глинистые породы

    Морские отложения

    Влияние морских условий на отложение  ила заметно уже у берега, на континентальном шельфе и более глубоких океанических бассейнах. Распределение илов неравномерное и контролируется рельефом дна, морскими течениями и размещением источника глинистых материалов. В дальних устьях крупных дельт таких рек, как Миссисипи и Ориноко, глины отложенные в мелких морских водах, почти не отличаются по литологии от глин, отложенных в тех участках, где не сказывается влияние дельты.

    В мелководных шельфовых участках накопления ила и алеврита скорость осаждения может быть настолько  малой, что осадки могут быть существенно переработаны колониями разнообразных видов морских организмов. В результате образуются сложные пятнистые или биотурбационные текстуры.

    Голубые или грифельно-серые терригенные  илы широко распространены в современных  морях и океанах. Зеленые илы, подобные илам бассейнов дальнего побережья Калифорнии, распространены гораздо шире, чем первоначально предполагалось. Их зеленая окраска обусловлена присутствием зеленого иллита и монтмориллонита; хлорита и мелкозернистого глауконита в них немного. Для зеленых морских илов характерно высокое (около 7%) содержание органического вещества.

    Морские глинистые осадки, образовавшиеся при  размыве латеритных участков суши, обычно содержат много красных окислов  железа.

    В некоторых участках современных  морей, там, где в придонных водах существует большой недостаток кислорода, отлагаются черные илы, содержащие много сохраняющегося органического вещества и углекислоты наряду с переменными количествами сероводорода. Черные илы могут быть отложены почти на любой глубине - как в самых мелких лужах, так и в таких глубоких впадинах, как Черное море и глубокие норвежские фиорды, при условии, что придонные воды загрязнены и застойные.

    В отличие от других глинистых сланцев  черные сланцы обычно содержат повышенные концентрации таких второстепенных элементов, как уран, мышьяк, медь, молибден, свинец, ванадий и цинк. Также концентрируются сингенетические сульфиды металлов, иногда в промышленных количествах.

    Среди всех абиссальных отложений наиболее широко распространены и наиболее характерны отложения, называемые бурыми красными глинами. Они образуются отчасти при разрушении пород и минералов на месте, но в основном за счет тонкого терригенного детритуса, перенесенного с шельфовых участков и переотложенного глубинными морскими течениями.

    Они встречаются во всех самых глубоких частях океанов, где глубина вод  превышает 4,5км. Бурые глины различны по составу и последний варьирует  в зависимости от источника поступающего материала.

    Морские мергели и глинистые известняки. Морские мергели, глинистые известняки и известковистые глинистые сланцы часто представляют собой загрязненные известковистые органогенные отложения, близкие к мелоподобным мергелям мелового возраста юго-восточной Англии, которые своей известковистостью обязаны обилию пластинок и фрагментов кокколитов.

    Пресноводные  и континентальные  отложения

    Глины ледниковых озер. Глины ледниковых озер сложены в основном продуктами физического разрушения материнских  пород, раздробленными до размера тонкого  порошка или горной муки

    Глинистые осадки, отложенные из суспензии в холодных водах ледниковых озер, обычно характеризуются хорошо выраженной тонкой слоистостью, это ленточные глины (варвы). Считают, что каждый двойной слой или каждая лента в этих отложениях представляет собой осадок, отлагающийся в течение одного года; это предположение основано на данных о скорости осадконакопления в ледниковых озерах. Осадочный материал вносится в озеро только в теплое время года, когда лед тает. При этом крупные зерна оседают быстро, а тонкий материал очень медленно; это происходит отчасти потому, что в чистых ледниковых водах флоккуляция отсутствует, а отчасти потому, что вязкость воды близ точки ее замерзания значительно возрастает. Таким образом, крупнозернистые (обычно алевритовые) осадки летнего слойка кверху постепенно сменяются очень тонкозернистым зимним слойком, который резко сменяется крупнозернистым материалом следующего летнего слойка.

    Озерные глины и илы. Озерные глины  и илы обычно содержат много глинистых  минералов наряду с органическим веществом. Илы, отложенные в краевых частях озер, очень богаты углистыми остатками, тогда как в глубоких центральных частях озер значительную долю осадков могут составлять остатки планктонных водорослей. Илы некоторых озер высококремнеземистые из-за обилия в них остатков диатомовых водорослей.

    Тонкая  слоистость характерна для отложений  спокойных глубоких участков озер. Слойки часто представляют годовую  или сезонную порцию осадка, однако они могут образоваться при быстром  отложении осадка из небольших турбидитовых потоков.

    Большинство глин, вероятно, состоит из смеси  глинистых минералов, однако известны каолинитовые глины, таковы, в частности  боллклеи (комовые глины) в юго-западной части Англии.

    В каменноугольных слоях графства Эр в Шотландии были описаны озерные бокситовые глины (т.е. содержащие значительные количества гидроокислов алюминия); эти глины, вероятно, образовались в результате размыва бокситов, образовавшихся на латеритизированных базальтах. Гидроокислы алюминия редко встречаются в переотложенных глинах; подавляющее большинство бокситовых глин относится к остаточным образованиям.

    Тонштейны. Тонштейны представляют собой светло-бурые  богатые каолинитом плотные породы, ассоциирующиеся с угленосными  толщами. Пласты этих глин имеют мощность в среднем 5см (максимум до 2м) и обычно залегают непосредственно на угольном пласте или тонко переслаиваются с углями. Многие пласты глин прослеживаются на больших площадях и служат маркирующими горизонтами. В шлифах видно, что каолинит представлен крупными червеобразными кристаллическими агрегатами или криптокристаллической основной массой. Присутствуют также иллитовые и смешанные каолинит-иллитовые зерна наряду с редкими вкрапленниками других обломочных материалов.

    Тонштейны следует отличать в генетическом отношении от обломочных глинистых пород, которые также ассоциируются с угленосными толщами и содержат 50-90% каолинита, большая часть которого имеет аутигенное происхождение. Отличить эти породы можно по брекчиевым текстурам течения, которые, как полагают, возникают в результате постседиментационного уплотнения.

    Пресноводные  мергели и мергелистые известняки. Пресноводные мергели и мергелистые  известняки – это отложения, промежуточные  по составу между глинами и  известняками, охватывающие ряд горных пород между известковистыми глинами и глинистыми известняками. Количество известковистого вещества, смешанного с глинистыми и алевритовыми частицами, составляет 40-60%. Степень литификации этих пород различна и не обязательно зависит от возраста, так что граница между мергелистым известняком и мергелем весьма субъективна. Многие из красноцветных отложений пермо-триаса в северном полушарии являются настолько мягкими и легко выветривающимися, что к ним больше подходит название «мергели». Эти пласты обычно массивные и линзовидные. Они, видимо, быстро отложились в мелких озерах, возможно при воздействии ветра. В противоположность этим породам большая часть эоценовых озерных отложений формации Грин-Ривер представлена твердыми породами, которым больше соответствует название «мергелистые известняки».

    Лессы. Чисто обломочные тонкозернистые эоловые  осадки известны под названием лессы. Они очень широко развиты в  Китае, Северной Америке и на севере Европы. Лессы резко отличаются от большинства илов и глин, отложенных в водной среде, по составу они сложены обломками породообразующих минералов, а глинистые минералы присутствуют только в подчиненных количествах или их вообще нет. Частицы в лессах имеют резко угловатые формы и, вероятно, представляют собой продукт механического дробления пород в месте их залегания под воздействием льда или прерывистых почвообразующих процессов. Большей частью эти образования в обширных плейстоценовых отложениях северного полушария очень сходны с тонкозернистыми ледниковыми осадками и, по-видимому, представляют собой зандровые отложения ледников и ледниковых покровов. С другой стороны, можно думать, что самые тонкие обломки образовались при ветровой абразии в пустынях Центральной Азии и западной Америки, выдувались из пустынных районов и накапливались в районах, покрытых растительностью, особенно травянистой, в степях или прериях, с образованием лессоподобных отложений. Лессы Китая и Европы представляют собой тонкозернистые известковистые алевриты или глины без слоистости, однородные по структуре. Это довольно мягкие, крошащиеся в руках породы. Однако они очень устойчивы к размыву и часто образуют вертикальные стенки высотой в десятки метров. Это свойство лесса усиливается из-за многочисленных вертикально расположенных тонких каналов, выполненных карбонатом кальция; предполагается, что эти каналы оставлены корешками растений (Соколов, 2000). 

    Глинистые минералы – индикаторы условий осадконакопления

    Некоторые глинистые минералы (иллит и хлорит непригодны для этой цели) могут  служить индикаторами осадконакопления. Присутствие монтмориллонита может свидетельствовать о переотложении гидротермальных продуктов, о выветривании в бассейне вулканических стекол. Монтмориллонит может являться остаточным продуктом при эволюции почв; поступать из кальциевых и гидроморфных почв. При осадконакоплении монтмориллонит возникает в щелочной среде. Глауконит характеризует морскую обстановку, а палыгорскиты – обстановку химического осадконакопления, независимо от солености бассейна.

    В целом роль глинистых минералов  при восстановлении условий осадкообразования сводится к следующему.

    1. Обломочные глинистые минералы, принесенные в бассейн извне, не являются индикаторами условий осадконакопления.

    2. Эти минералы позволяют оценить интенсивность эрозии и характер выветривания на прилегающем континенте. Иллит и хлорит свидетельствуют о преимущественном развитии процессов физического выветривания, хлорит чрезвычайно чувствителен к воздействию выветривания. Иллит, смешаннослойные образования и вермикулит говорят о развитии умеренного химического выветривания. Монтмориллонит почвенного происхождения свидетельствует о наличии плохо дренируемых почв, в которых господствовали щелочные условия. Каолинит почвенного происхождения указывает на интенсивное химическое выветривание.

    3. Новообразованные глинистые минералы (глауконит, палыгорскиты, шамозиты и иногда тальк) свидетельствуют о химическом осадконакоплении.

    4. Более того, новообразованные глинистые минералы позволяют восстановить господствовавшие на континенте климатические условия. Лучший пример тому – палыгорскит, возникающий при интенсивном гидролизе минералов на континенте.

    5.Трансформированные  глинистые минералы позволяют  реконструировать условия, господствовавшие  на континенте (деградированные  минералы), и условия седиментации (аградированные минералы).

    В целом данные по глинистым минералам  следует с большой осторожностью  использовать при выяснении условий  осадконакопления. Но если глинистые  минералы имеют обломочное происхождение, они столь же мало говорят об условиях седиментации, как и обломочный кварц (Белоусова, 1972). 

    Метаморфизм глинистых пород

    Глины являются основным типом силикатных пород, возникающим в поверхностных  условиях. Если при выветривании происходит разрушение и преобразование силикатных пород, то при метаморфизме развивается  их регенерация.

    Постседиментационная  эволюция каолинита и монтмориллонита.

    На  стадии эпигенеза, до начала метаморфизма, каолинит преобразуется в иллит  и серицит. Об этом свидетельствует  широкая серицитизация каолинитов под влиянием минерализованных растворов  и отсутствие каолинита в сланцах, стоящих на пороге метаморфизма.

    При процессах регионального метаморфизма в условиях высоких температур глины  переходят в плотные глинистые  сланцы (аргиллиты и филлиты). Выше 3000 каолинит полностью разрушается, превращаясь при наличии щелочей в серицит, слюды, полевые шпаты, а отсутствие их – в силикаты алюминия: андалузит, силлиманит, дистен и другие минералы, слагающие кристаллические сланцы.