Генетическое значение текстур осадочных пород

Под термином «текстура» понимается взаимное расположение зерен относительно друг друга. Изучение внутрипластовых текстур и текстурных особенностей поверхностей напластования, которые возникают на стадии образования осадка имеет исключительно большое значение для выяснения генезиса осадочных образований. Текстуры лучше наблюдать на выветрелой поверхности отложений (рис. 49).

Рис. 49. Поверхность породы, отпрепарированная в результате выветривания (хорошо видны выступающие слойки)

Внутрипластовые текстуры возникают одновременно с седиментацией. Среди них различают массивные и слоистые.

Массивная текстура характеризуется беспорядочным расположением в породе ее составных частей, поэтому порода имеет одинаковые физические свойства в разных направлениях. Такая текстура возникают, например, при обвалах и оползнях или при очень медленном и длительном осаждении глинистого материала.

Слоистые текстуры (рис. 50) образуются в результате чередования частиц разного состава или зернистости. Морфологический тип слоистости указывает на характер движения среды осаждения.

Рис. 50. Слоистая текстура песчаников

Слоистые текстуры могут быть весьма различными, но все их разнообразие сводится к трем основным типам: горизонтальной, косой и волнистой слоистости. Разновидности же того или иного типа связаны со специфическими особенностями этой среды.

Горизонтальная слоистость проявляется в том, что элементарные слои ориентированы параллельно друг другу (рис. 51, 52). Такая слоистость возникает в результате выпадении осадка из взвеси или раствора при отсутствии движения воды в придонной части бассейна, она обусловлена изменением материала, поступающего в осадок. Такой тип слоистости можно встретить как в морских (защищенные от ветра заливы, открытые моря), так и в озерных отложениях.

Рис. 51. Горизонтальная слоистость в толще алевролитов и глин

Рис. 52. Горизонтальная слоистость в глинистых сланцах

Один из типов горизонтальной слоистости – градационная слоистость, которая возникает при достаточной толщине слоя воды (т. е. достаточно большой глубоководности) и массовой подаче в верхние слои воды разнозернистого осадочного материала любого состава. При осаждении этот материал сортируется по крупности (рис. 53). Тяжелые и крупные частицы опускаются на дно первыми, затем осаждаются более мелкие, и последними оседают пелитовые (глинистые) частицы. Таким образом, материал оказывается рассортированным по крупности в пределах одного слоя (размер зерен постепенно уменьшается от подошвы к кровле). Нижняя граница таких слоев обычно очень резкая из-за высокой эродирующей силы потока.

Рис. 53.Градационная слоистость

Такой тип слоистости характерен для периодически возникающих мутьевых (турбидных) потоков, так осаждаются пепловые туфы, паводковые выносы рек в озерах. Наиболее широко распространены турбидиты во флишевых толщах.

Часто горизонтальная слоистость выражена только сменой цвета породы или включениями галек, цепочками раковин. В отложениях горных рек гальки могут быть уложены в прослой черепитчато с наклоном их против течения (рис. 54).

Рис. 54. Черепитчатое залегание галек в аллювии

Волнистая слоистость (или «слоистость ряби») характеризуется криволинейной формой слойков, дающих в разрезе рисунок волн, то более, то менее симметричных (рис. 55). Этот тип слоистости связан преимущественно с волновым колебательным движением среды осаждения (воды или воздуха). Волнистая слоистость наблюдается только в песчаных осадках (или в карбонатных с зернами песчаной размерности) и не развивается в илистых (глинистых) осадках.

А б

Рис. 55. Волнистая слоистость: а – схема образования, стрелкой показано направление движения воды при волновой деятельности; б – волнистая слоистость в песчанике (в нижней части фотографии).

Если рябь невысокая, слоистость захоранивается полностью, с гребнями и впадинами. Если рябь крупная (с высотой гребней 15-20 см), то при изменении направления и силы волнения гребни чаще всего срезаются и остаются только мульды. Такую слоистость называют мульдообразной (или желобчатой) (рис. 56). Мульды образуются и при разделении потока на отдельные струи.

Рис. 56. Мульдообразная слоистость

Если образование ряби на песчаниках чередуется со спокойным осаждением илистого (глинистого) материала, возникает флазерная слоистость (рис. 57).

Рис. 57. Чередование песчано-алевритовых серий и тонких прослоев глин (черный цвет) образует флазерную слоистость. Стрелками показаны отдельные флазеры.

Частным случаем волнистой слоистости является так называемая линзовидная слоистость, образующаяся в результате наложения пологих волнисто-слоистых серий разного состава.

Косая слоистость также возникает в водной и воздушной средах и характерна для зернистых пород – песчаных, алевритовых, карбонатных. Ее характерная особенность – расположение элементарных слойков под углом к горизонтальной поверхности напластования (рис. 58).

Рис. 58. Эоловая косая слоистость в песчаниках

Формирование косослоистых серий связано преимущественно с передвижением в пространстве донных валов, дюн, барханов, сложенных зернистым материалом песчаной размерности, под влиянием поступательного движения среды осаждения (ветер, течения воды).

Песчаные осадки в водном или воздушном потоке переносятся главным образом волочением и образуют валообразные формы разного масштаба, как правило, асимметричные. Пологий и длинный склон расположен против движения потока, короткий и крутой направлен вдоль потока. Осадочный материал переносится с пологого на крутой, постепенно наращивая его и формируя косую серию на крутом склоне.

Рис. 59. Образование косых серий в эоловых осадках. Песок перемещается ветром по пологому склону бархана и осаждается на крутом склоне.

Углы наклона слойков в косой серии, мощность серий и их взаимное расположение зависят от характера и направления потока.

При выдержанном однонаправленном течении и постоянной его скорости слойки имеют одинаковые углы наклона и равные мощности (аллювиальные течения и контуриты) (рис. 60).

Рис. 60. Образование однонаправленных косых серий в водной среде

Периодическая смена направления и скорости потока приводит к частичному или полному размыву подстилающей серии и залеганию новой серии с иными углами наклона (речные, дельтовые, мелководно-морские и озерные обстановки) (рис. 61).

Рис. 61. Образование разнонаправленных косых серий при изменении направления потока

Резкая смена направления и скорости потока может привести к размыву подстилающей серии и образованию перекрестных серий.

При изучении косой слоистости для достоверных выводов о направлении водных течений или воздушных потоков необходимо проводить массовые замеры падения косых слойков в различных точках.

Есть некоторые отличия косой слоистости, образованной в водной и воздушной среде. Так, например, косая слоистость вообще обусловлена течением или ветром, а косая однонаправленная многоэтажная – речным течением. В эоловых – отложениях косые серии могут достигать 15–30 м, а в водных обычно не превышают 1–1,5 м.

Кроме горизонтальной, волнистой и косой слоистости существуют переходные между ними типы – косоволнистая или слоистость мигрирующих знаков ряби, волнисто-горизонтальная, линзовидно-волнистая, линзовидно-косая и др. (рис. 62–65))

Рис. 62. Косоволнистая слоистость, или слоистость мигрирующих знаков ряби

Рис. 63. Волнисто-горизонтальная слоистость

Рис. 64. Различные типы косой слоистости.

Рис. 65. Типы слоистости и ее генезис

Конволютнаяслоистость характеризуется резким смятием слойков в пределах одного тонкого недеформированного слоя с резкими границами (рис. 66). Такая слоистость образуется песчаниках и алевролитах и образуется в результате деформаций в процессе отложения осадков, которые могли быть частично разжижены, но тем не менее сохраняли некоторую связность.

Рис. 66. Конволютная слоистость

Самостоятельную группу внутрипластовых текстур составляют различные следы жизнедеятельности организмов (рис. 67, 68) – следы зарывания и сверления. Следует помнить, что в зонах с достаточным содержанием кислорода в верхних слоях донных осадков первичная слоистость может быть полностью уничтожена в результате биотурбации, т. е. перемешиванияч осадка илороющими организмами. Следы сверления характерны для твердых грунтов. Следы биотурбации и сверления характерны для морских отложений, образованных в мелководной зоне.

Рис. 67. Зарывающиеся организмы, оставляющие следы биотурбации

Рис. 68. Различные следы жизнедеятельности организмов (ихнофоссилии) в осадочной породе. Изображены как внутрипластовые следы (следы биотурбации), так и следы на поверхностях напластования (следы ползания)

Другим важнейшим текстурным признаком для восстановления условий среды осадконакопления являются знаки на поверхности слоев.Такие знаки сохраняются как отпечатки (выемки) на поверхности слоя или как негативные слепки с этих отпечатков на подошве вышележащего слоя.

Текстуры поверхности слоев чрезвычайно разнообразны. Одни возникают под действием агентов внешней среды (знаки ряби, трещины усыхания, следы мутьевых течений и волочения обломков и многие другие). Другие – в результате жизнедеятельности организмов, такие знаки называют ихнофоссилиями (рис. 68).

Широко распространены знаки ряби. Они возникают в результате движения воздушной или водной среды. Знаки могут быть симметричными (рябь волнения) и асимметричными (рябь однонаправленного движения воды или воздуха). Рябь позволяет отлтичить эоловые, речные и морские обстановки (рис. 69–72)).

Рис. 69.Профили наиболее распространенных типов знаков ряби: а – эоловая рябь; б – рябь течения; в – волновая рябь.

Рис. 70. Форма знаков ряби (в плане)

Рис. 71. Современные знаки ряби. Прибрежно-морская зона.

Рис. 72. Древние знаки ряби

Следы растрескивания (трещины усыхания) – свидетельство осушения. Такие текстуры характерны для пустынных и полупустынных обстановок. Могут они сохраняться на приливно-отливной равнине в областях аридного климата. Трещины заполнены вышележащим осадком (рис. 73–75).

Рис. 73. Механизм образования трещин усыхания:

Илистый осадок покрыт слоем воды; 2 – вода испаряется и ил высыхает; 3 – на поверхности ила образуются трещины; 4 – бассейн вновь заполняется водой, песчаный осадок поступает в трещины усыхания и литифицируется; 5 – впоследствии песчаник эродирует, обнажая поверхность напластования с сохранившимися трещинами.

Рис. 74. Трещины усыхания на поверхности современного глинистого осадка

Рис. 75. Трещины усыхания в докембрийских породах

В особую группу выделяют механоглифы – природные негативные слепки с углублений на поверхности слоя. Как правило, такие образования возникают в случае перемещения по уплотненному илистому дну грубого обломочного материала или суспензионных (мутьевых) потоков, которые оставляют на поверхности борозды и рытвины. При оседании материала из мутьевого потока такие углубления заполняются песчаным или алевритистым осадком. При его уплотнении и литификации образуется песчаный слепок с неровностей дна (рис. 76). Они хорошо сохраняются в ископаемом состоянии. Чаще всего такие слепки представлены язычковыми валиками. Такие знаки позволяют восстановить направление движения мутьевого потока. Узкий конец язычка показывает, с какой стороны двигался поток. Механоглифы широко распространены во флишевых отложениях.

Рис. 76. Механоглифы в виде язычковых валиков на подошве песчаного слоя. Стрелкой показано направление палеопотока

Хорошо сохраняются на поверхностях напластования отпечатки капель дождя, кристаллов льда, а также кристаллов солей, которые позволяют восстанавливать климатические условия в области осадконакопления.

Другой тип знаков на поверхностях напластования – следы жизнедеятельности организмов (биоглифы). Они сохраняются либо в виде углублений различной формы (следов перемещения по поверхности слоя), либо в виде природных слепков с этих углублений (рис. 77). Следы эти многочисленны и разнообразны по форме, так как принадлежат разным группам позвоночных и беспозвоночных животных, обитавших на суше и в водной среде. Эти следы также позволяют восстановить условия образования осадка (например, отпечатки лапок птиц могут встречаться только в континентальных толщах или в литоральных осадках, а отпечатки ползания трилобитов – только в морских) (рис. 78).

Рис. 77. Биоглифы – следы ползания беспозвоночных по поверхности морского дна (сохранились в виде негативных слепков на подошве слоя песчаников)

Рис. 78. Отпечатки птичьих лап на поверхности илистого грунта (континентальные отложения)