Классификация осадочных пород
|
Прежде чем перейти к рассмотрению отдельных групп пород, необходимо остановиться на проблеме классификации осадочных пород. До настоящего времени нет их общепринятой классификации. Это связано прежде всего с разнообразием процессов и факторов, контролирующих образование осадков: активное влияние силы тяжести на извлечение обломочных частиц из путей их миграции; процессы коагуляции субколлоидных и коллоидных систем; биогенное извлечение различных соединений или кристаллизация вещества из концентрирующихся ионных растворов и т. п. В России большим распространением пользуется классификация осадочных пород, предложенная в 1958 г. М.С. Швецовым (табл. 8.1). Следует упомянуть классификации Г.И. Теодоровича, американских литологов У.X. Твенхофела и Ф.Дж. Петтиджона, которые за исключением классификации М. С. Швецова в той или иной форме предусматривают выделениe лишь двух основных групп пород: обломочных и химических (биохимических) В классификации М. С. Швецова обособляется самостоятельная группа глинистых пород, что отражает существенную роль, придаваемую автором степени рассеяния (дисперсности) осадкообразующего вещества. В перечисленных классификациях к единой группе химических (биохимических) пород относятся различные образования. Например, бокситы или марганцевые породы по условиям своего образования имеют мало общего с каменной или калийной солью. Различны условия образования фосфоритов и гипса и т. д. Учитывая что, М.С. Швецов оговорил, что породы данной группы образуются под действием различных факторов. Наименование групп пород: обломочные, глинистые, химические и биохимические — не отражает какого-либо единого подхода к их обособлению.  В то же время представляется важной попытка генетического подхода к классификации осадочных образований. Признание того факта, что осадочные породы представляют собой закономерные образования, продукты определенных природных процессов, является фундаментом для возможности классифицировать осадочные образования исходя из существа этих процессов, т. е. открывает перспективу создания генетической классификации осадочных пород. При разработке такой классификации прежде всего необходимо правильно оценить роль субколлоидных и коллоидных систем в процессах литогенеза. Нам известно, что продукты выветривания, возникающие при механическом раздроблении и химическом разложении материнских пород, образуют непрерывный ряд по степени дисперсности осадочного вещества. При этом выделяются грубодисперсные, коллоидно-дисперсные и ионно-дисперсные системы. К коллоидным относятся системы, образованные частицами, поперечник которых лежит в пределах 1-:-100 нм (10в-6—10в-4 мм). Верхний предел дисперсности таких систем обусловлен тем, что при дальнейшем дроблении вещества мы переходим от агрегатов молекул (частиц) к отдельным молекулам или ионам. Нижний предел определяется резким снижением интенсивности теплового движения частиц с поперечником больше 10в-4 мм. Необходимо отметить, что коллоидная химия рассматривает также системы, частицы которых могут достигать в поперечнике нескольких микронов, а иногда значительно больших размеров. Свойства подобных систем, называемых микрогетерогенными, могут во многом совпадать со свойствами коллоидных систем. Такие системы легко образуют с водой частицы глинистых минералов. Переход от грубодисперсных к молекулярно-дисперсным системам непрерывен, однако занимающие промежуточное положение коллоидные и микрогетерогенные системы качественно вполне специфичны. Они имеют большую удельную поверхность, поэтому огромное значение для них имеют адсорбция и поверхностные явления. Роль осадкообразующих компонентов субколлондной и коллоидной природы в формировании осадочных пород неоднократно отмечалась многими исследователями. Так, на пример, Ф.В. Чухров, оценивая роль коллоидов в образовании различных осадочных пород и руд, отмечал, что главная масса глинистых минералов современных морских (и озерных) осадков образуется в результате осаждения коллоидно-дисперсных частиц. Он подчеркивал, что основная масса железа в морской воде присутствует в виде коллоидной водной окиси. К числу осадков, имеющих коллоидное происхождение, относятся бокситы. Ф.В. Чухров указывал, что бокситы представляют собой химические коллоидные осадки глинозема с переменным количеством окиси железа. Н.М. Страхов, рассматривая формы переноса различных соединений, пришел к выводу, что для железа и марганца характерной особенностью является их способность давать коллоидные растворы, играющие обычно большую роль в их поверхностных миграциях. Он отмечал, что железо в некоторой, как полагают очень небольшой доле находится в растворе в ионной форме, как Fе2+ из Fе(НСО3)2. Однако это соединение неустойчиво. Если оно и выносится в значительных количествах грунтовыми водами, питающими реки, то быстро и почти целиком окисляется, причем железо выпадает в виде Fе2О3*nН2О. Большая доля растворенного Fe мигрирует как золь Fе(ОН)3, защищенный коллоидным органическим веществом или золем SiO2, а также как коллоидные комплексные железоорганические соединения (гуматы железа). То же относится и к марганцу, и ко многим малым элементам. Большинство исследователей в настоящее время признает субколлоидную и коллоидную природу таких продуктов выветривания материнских пород, как глинистые минералы, гидроокислы алюминия, железа, марганца, соединения многих микроэлементов; V, Cu, Ni, Co и др. (табл. 8.2).  Кроме того, многие соединения (карбонаты, сульфаты и хлориды калия, натрия, кальция и магния) мигрируют в форме истинных растворов. Устойчивые ионные растворы образуют соединения фосфора. В виде истинного резко недосыщенного раствора мигрирует кремнекислота. B природе существует тесная причинная зависимость между характером процессов, приводящих к осаждению мигрирующих продуктов выветривания, и степенью дисперсности вещества этих продуктов. Осаждение обломочных компонентов, образующих грубодисперсные системы (алеврит, песок, гравий, галька и т. п.), осуществляется непосредственно под влиянием силы тяжести. Осаждение продуктов выветривания, образующих микрогетерогенные и коллоидные системы, контролируется законами коллоидной химии. Извлечение вещества, мигрирующего в ионно-дисперсной форме, происходит в соответствии с положениями теории истинных растворов, а также осуществляется в процессе жизнедеятельности животных и растительных организмов. Исходя из вышесказанного целесообразным представляется разделение осадочных пород на три генетические группы в соответствии с типами процессов, формирующих осадочные образования. Тогда их классификация будет выглядеть следующим образом (табл. 8.3).  Группа кластогенных (обломочных) пород: грубообломочные породы, песчаники, нормально-осадочные и пирокластические алевролиты (туфы, туффиты и туфопороды). Эти образования являются грубодисперсными продуктами механического дробления материнских пород. Кластогенные породы формируются за счет выпадения и накопления обломочных компонентов под влиянием силы тяжести в процессе механической осадочной дифференциации. Группа коллоидогенных пород: глинистые породы, сложенные субколлоидными частицами глинистых минералов — продуктов химического разложения и частично механического разрушения материнских пород (например, более древних глинистых толщ). Такие субколлоидные продукты образуют природные суспензии, т. с. системы, дисперсность фазы которых приближается к нижней границе коллоидной размерности (1—10 мкм, или 0,001—0,01 мм). Извлечение вещества из путей миграции обусловливается процессами коагуляции суспензий, хотя в силу низкой дисперсности определенную роль может играть и гравитация. В эту же группу входят аллитные породы (бокситы), а также железистые и марганцевые, образующиеся в результате коагуляции коллоидных систем. Группа ионогенных пород включает породы, состоящие из продуктов дифференциации осадочного вещества, находящегося в зоне осадкообразования в высшей (ионной) степени дисперсности. По степени подвижности компоненты, мигрирующие в форме истинных растворов, могут быть разделены на две подгруппы: — менее подвижные карбонаты Ca и Mg, фосфаты и кремнезем; — высокоподвижные сульфаты и хлориды Ca, Mg, Na, К, бораты и некоторые другие соединения. Соединения первой подгруппы легко извлекаются из путей миграции в результате жизнедеятельности организмов либо выпадают из растворов при незначительном повышении их концентрации. При этом образуются известняки, доломиты, фосфориты, кремнистые породы. Сюда же можно отнести торф, ископаемые угли и горючие сланцы, представляющие собой скопления органического вещества, порождаемые исключительно деятельностью организмов. Таким образом, эту подгруппу образуют породы, которые могут быть названы ионно-биогенными. Высокоподвижные компоненты второй подгруппы кристаллизуются из истинных растворов только в результате их сильной концентрации, реализующейся в условиях жаркого засушливого (аридного) климата. При этом формируются гипсы, ангидриты, каменная соль, калийные соли, бораты и др., которые объединяются в подгруппу эвапоритов. Роль различных типов осадочных пород в сложении осадочной оболочки земли различна. Более 95% всех осадочных толщ слагаются всего лишь тремя типами пород, а именно: глинистыми, обломочными и карбонатными. Различные авторы путем измерения мощностей в разрезах осадочных толщ по-разному оценивают роль глинистых пород, песчаников и известняков в сложении этих толщ (табл. 8.4).  Несколько иные данные приводятся авторами, которые рассчитывали теоретические соотношения между глинистыми породами, песчаниками и известняками. При таких подсчетах определялись соотношения, в которых эти породы должны находиться в стратосфере, чтобы их усредненные химические анализы, взятые в этих соотношениях, соответствовали бы химическому составу усредненной материнской магматической породы, за счет разрушения (выветривания) которой образовались все эти осадочные породи (табл. 8.5) Новейшие данные изучения разрезов осадочных толщ показывают, что роль карбонатных пород в ниx, по-видимому, выше, чем это определялось более ранними исследованиями. Так, Н.В. Логвиненко указывает, что на Русской платформе карбонатные породы слагают 55% всех разрезов осадочного чехла, в Уральской геосинклинали — 30—35, в Донецкой геосинклинали — 28, в палеозое долины Миссисипи — 44, во внутреннем Китае — 55%.  |
