Осадочные горные породы

Изменение структуры пород  проявляется в укрупнении размера  зерен, в упорядочении их ориентировки, перекристаллизации с исчезновением  фаунистических остатков. Завершается  стадия метагенеза переходом осадочных пород в метаморфические.

 

Глава 3.

Структура осадочных  горных пород.

При изучении осадочных пород  также различают структуру, понимают особенности ее строения, определяемые размерами, формой, степенью однородности обломочных и хемогенных компонентов, а также количеством, размером и степенью сохранности органических остатков.

Элементы структуры пород формируются на протяжении всех этапов, начиная со стадии образования осадочного материала и кончая теми изменениями, которые связаны с процессами метагенеза. От структуры зависят многие физические свойства осадочных пород. В частности, она в значительной степени определяет сопротивляемость породы воздействию бурового инструмента, устойчивость ствола скважины в процессе бурения, способность породы аккумулировать нефть и газ, отдавать их в процессе разработки месторождений и т. д.

Для пород обломочного происхождения выделяют структуры :

·       псефитовую (грубообломочную) с частицами размером более 2 мм в диаметре,

·       псаммитовую (песчаную) с размерами частиц от 2 до 0,1 мм,

·       алевритовую (пылеватую)  с частицами размером от 0,1 до 0,01 мм

·       пелитовую. с размерами частиц менее 0,01 мм.

 

 

Табл. 5 Структура обломочных пород. 

 

Структура	Величина  обломков, мм		Название  породы
			Рыхлые		Сцементированные
			угловатые	окатанные	угловатые	окатанные
Псефитовая (грубообломочная)	>2	>100	Глыба	Валун	Глыбовая брекчия	Валунный конгломерат
		100-10	Щебень	Галька, галечник	Брекчия	Галечный конгломерат
		10-2	Дресва	Гравий		Гравийный конгломерат
Псаммитовая (песчаная)	0,1-2	2-0,5	Крупнозернистый песок		Крупнозернистый песчаник
		0,5-0,25	Среднезернистый песок		Среднезернистый песчаник
		0,25-0,1	Мелкозернистый  песок		Мелкозернистый  песчаник
Алевритовая (пылеватая)	0,01-0,1	0,1-0,05	Крупнозернистый алеврит		Крупнозернистый алевролит
		0,05-0,025	Среднезернистый алеврит		Среднезернистый алевролит
		0,025-0,01	Мелкозернистый  алеврит		Мелкозернистый  алевролит
Пелитовая	<0,01			Глина		Аргиллит

Для осадочных пород   химического происхождения структуры   различают  по  тем  же  признакам.  В  этих  породах, возникших путем    выпадения    из    растворов,     кристаллизации и перекристаллизации, величина зерен сравнительно легко меняется. Напротив, форма зерен обусловлена здесь свойствами самого минерала, условиями его возникновения и роста и потому является особенно важной.

По величине зерен здесь  можно выделить те же структуры, как  и в обломочных породах, но для  обозначения их не употребляют терминов, принятых  в  первой  группе пород, а ограничиваются примерным  определением  величины  зерна  (крупнозернистый, мелкозернистый и т. д.). Определения   эти  делаются  субъективно, обычно не основываются на точных измерениях и не регулируются общепринятыми правилами.

Табл. 6 Структура хемогенных  пород (по М.С.Швецову, 1948 г. 

 

Структура	Размер зерен, мм	Морфологические особенности
грубозернистая	более 1,0	Зерна представляют собой  выделяющиеся макроскопически кристаллы
крупнозернистые	1,0 -  0,5	Зерна хорошо видны макроскопически
среднезернистые	0,5 - 0,1	Зерна плохо видны макроскопически, но в шлифе имеют вид заметных кристаллов
мелкозернистые	0,1 - 0,05	Макроскопически зерна не видны, в шлифе различимы, порода однородна
тонкозернистая	0,05 – 0,01	Макроскопически порода однородна, с землистым или раковистым изломом. В шлифе отдельные зерна частью не различимы, даже при сильных увеличениях, так как, перекрываясь, сливаются друг с другом.
пелитоморфная	менее 0,01	Микроскопически и макроскопически  порода совершенно однородна

 

Кроме того, выделяют структуры:

·       равномерно- и  неравномернозернистую, в зависимости от соотношения зерен по размеру;

·       оолитовую, в которой зерна имеют форму мелких шаровых стяжений различного размера;

·       листоватую, при которой породы имеют листовато-слоистое сложение;

·       игольчатую или  волокнистую, зависящую от формы и величины слагающих их минералов;

·       брекчиевидную, при которой порода состоит из крепко спаянных между собой остроугольных обломков.

Осадочные горные породы органогенного генезиса имеют органогенную структуру.

В этих породах, как и в  породах предыдущей группы, большое  значение имеет форма составных частей, которая обусловливается характером организмов. Среди пород этой группы различают структуры: криноидные, коралловые, пелециподовые, мшанковые, фораминиферовые, водорослевые, смешанные и т. д.

В зависимости от сохранности  обломков в породе выделяют структуры:

·       биоморфная - хорошая сохранность органических остатков. По размеру компонентов они могут быть очень различными в зависимости от организмов — от очень крупных (например, кораллы) до мельчайших (например диатомеи);

·       детритусовая  (детритовая) - порода сложена обломками скелетов организмов.

В свою очередь среди пород  с детритусовой структурой различают:

·       крупнодетритусовые породы слагаются  не окатанными обломками, часто хорошо заметными простым глазом и легко определимыми под микроскопом. Размеры обломков чаще всего от нескольких миллиметров примерно до 0,05 мм.

·       мелкодетритусовые. слагаются мельчайшими обломками организмов (обычно от 0,05 мм и мельче), неразличимыми простым глазом и в большей части не определимыми под микроскопом в шлифе.

·       органогенно-обломочная структура отличается тем, что обломки раковин большей частью хорошо окатаны и почти одинаковой величины (0,5 — 0,1 мм).

Для осадочных пород смешанного генезиса характерна пелитоморфная структура.

 

Глава 4.

Текстура осадочных  горных пород. 

 

Под текстурой осадочной  горной породы понимают черты строения, определяемые способом выполнения пространства, расположением составных частей и ориентировкой их относительно друг друга.

Текстура породы формируется, начиная со стадии накопления осадка. В дальнейшем она может изменяться в зависимости от особенностей диагенеза и катагенеза. Первичные текстуры (возникшие в процессе осадконакопления) отражают состояние среды в момент накопления осадочного материала и результаты ее взаимодействия с осадком. Вторичные текстуры образуются в уже сформировавшейся породе, в процессе катагенеза и метагенеза.

Текстуры в значительной степени определяют многие свойства осадочных пород, в том числе  их анизотропность — неодинаковые в разных направлениях прочность, фильтрационные свойства и др. Изучают их преимущественно  в обнажениях и образцах, но иногда и в шлифах под микроскопом. Различают  текстуры поверхности слоя и внутрислоевые.  

 

ТЕКСТУРА ПОВЕРХНОСТИ  СЛОЯ.

Знаки ряби  (ripple marks - англ.) это формы микрорельефа, образующиеся в результате деятельности  геологических факторов (ветер, вода). Они могут дать информацию  об условиях образования  осадка. Знаки ряби  образуются на поверхности песчаных, алевритовых, глинисто-известковых и доломитовых осадков.

Выделяют следующие типы ряби: эоловая рябь, рябь волнений, рябь течений.

Эоловая рябь несимметрична. Она отличается небольшой амплитудой колебания; отношение высоты к длине волны от 1:20 до 1:50. Длина обычно не больше нескольких сантиметров и лишь в грубых песках может достигать 25 см, а иногда превышает 100 см. Расположение волн близко к параллельному. На гребнях песчинки часто грубее, чем в желобках.

Рябь волнений. Как правило, знаки ряби параллельны друг другу и образуются в результате воздействия волновых колебаний или течений на поверхность дна, сложенного песком.

Глубины, на которых может  встречаться волновая рябь, значительно  меньше глубин, на которых еще образуется рябь течений (до 150-200 м). Волновые знаки  ряби имеют симметричный профиль. По ним можно судить о направлении перемещения песчаных наносов. 

Расстояние между гребнями ряби волнений колеблется от единиц до десятков сантиметров, возрастая с  увеличением глубины.

Рябь волнений образуется лишь под действием волнения. Передаваясь  на глубину, круговое движение волн переходит  в движение по эллипсу, а затем, почти  по горизонтальной линии, в результате чего возникают симметричные гряды  ряби. Длина волн колеблется в зависимости  от глубины и силы волнения. Короткие волны образуются как в мелкой, так и в глубокой воде, длинные могут образовываться лишь в более глубоких водах.

Наиболее часто встречается  рябь волнений в мелких озерах, где может покрывать огромные площади.

У полуострова Кара-Булун (Киргизия) на глубинах 10-12 м можно наблюдать очень рельефные знаки ряби с высотой волны около 10 и шириной 25 см. Так как на малых глубинах воздействие волн на дно происходит при малой величине волнения, при продвижении к берегу параметры песчаных знаков ряби уменьшаются. Но не всегда знаки ряби на дне больших глубин образованы волнами или течениями. 

При исследованиях с помощью  глубоководных аппаратов в Байкале  на глубине 1410 м обнаружены знаки ряби биогенного происхождения.  

Рябь течений - речных и морских — обычно приближается по облику к эоловой ряби, но отличается большей амплитудой (1:4 до 1:10), т. е. большой крутизной.

Длина волны обычно несколько  сантиметров, иногда не больше 1 мм, а в отдельных случаях достигает многих метров. Пологий склон падает против течения. В отличие от эоловой ряби, более грубые зернышки собираются в желобах. Может образовываться на различных глубинах вплоть до очень значительных (800 м) и, вероятно, глубже, если там имеются течения. Крупная рябь течений встречается крайне редко. Форма ее обычно такая же, как и мелкой ряби, иногда частью симметричная. Образуется в условиях очень сильного течения.

Разновидностью ряби течения  является «рябь язычками» с как  бы раздавленными гребнями. Она образуется лишь в мелкой воде на поймах, в приливной полосе, в заливах.

Знаки струй  - извилистые древовидно-разветвляющиеся желобки, напоминающие ветки растений, образующиеся на пологих побережьях в результате медленного стекания приливной воды струйками  стекающей воды. Их разветвленный конец может быть направлен в сторону материка, и тогда они представляют миниатюрную модель речной сети, и в сторону моря.

В этом случае они являются моделью дельты с ее расходящимися  руслами. Еще чаще разветвление струй  на рукава возникает, когда они встречают  препятствие, которое разбивает  струю. Знаки струй — характерное  образование побережья, встречается  в ископаемом виде не часто, но дает ценные сведения об условиях образования  породы.

К "следам струек" относятся  следующие типы текстур (Фредерик X. ЛАХИ, 1966).

Знаки прибоя - причудливо изгибающиеся и разветвляющиеся маленькие хребты песчаного или другого наносного материала. В ископаемом виде знаки прибоя встречаются крайне редко.

Отпечатки кристаллов - полости и пустоты от растворившихся кристаллов солей, выделившихся при высыхании воды в осадках и особенно на берегах соленых озер. Они представляют существенный интерес, так как дают указания на условия образования содержащего их осадка и ориентировку слоя.

Реже встречаются радиально  или неправильно располагающиеся  тонкие палочкообразные отпечатки длиной до 2,5 см и более, представляющие собой следы кристалликов льда. Их также можно наблюдать весной или осенью в результате промерзания луж и влажной земли и кристаллизации в них.

Отпечатки капель дождя и следы  выходов газа. На поверхности глинистых и иловатых пластов иногда наблюдаются небольшие округлые углубления, часто с приподнятым крутым краем. Наблюдения на современных иловатых поймах, побережьях, лужах показывают, что такие же отпечатки оставляют на влажной илистой поверхности капли дождя  и градины. После высыхания глины, отпечатки, засыпанные новым осадком, сохраняются в виде ямок на поверхности слоя, или в виде выпуклых их отпечатков. Наиболее хорошо они сохраняются в условиях жаркого сухого климата. Такие же ямки, лишь более крупные и глубокие, оставляет град.

Похожие образования получаются в результате поднятия из рыхлого  осадка пузырьков газов, возникающих  при идущих в осадке химических процессах. Для них характерна гладкая поверхность и отсутствие приподнятого края. При энергичном выделении газов вокруг места выхода образуется приподнятый валик.  Может сохраниться и сам путь поднятия пузырька — узкий канал, вертикально пронизывающего породу, поскольку вновь образующиеся пузырьки следуют по проложенному пути, закрепляя и расширяя его.