Литология - наука об осадочных породах
|
Осадочные породы представляют собой скопления минерального или органического вещества, образующиеся в условиях земной поверхности (на дне водоемов или на поверхности суши) как результат действия экзогенных процессов. Типичными представителями осадочных пород являются песчаники, глины, известняки, каменные угли и др. Большая часть осадочных пород образуется (за счет осаждения вещества, мигрирующего по поверхности земли и представляющего собой, в основном, продукты выветривания, разрушения более древних горных пород. Скопления таких продуктов, образующиеся на наших глазах, называются осадками. В тех случаях, когда осадки после образования не подвергаются видимым изменениям, они могут совпадать по своим свойствам с осадочными породами. Таковы, например, пески, некоторые известняки и другие породы. Однако, как правило, последующие геологические процессы изменяют первичный характер осадков, которые превращаются в осадочные породы. Например, осадок — полужидкий глинистый ил превращается в глину, рыхлый песок — в твердый песчаник и т. п. Среди разнообразных осадочных пород можно выделить некоторые специфические группы. Таковы, например, осадочные породы, представляющие собой скопления продуктов выветривания, которые не претерпели процесса переноса, а остались на месте выветривания; такие скопления представляют собой коры выветривания. Эти породы иногда называют остаточными, или элювиальными осадочными породами. К осадочным породам пли, точное, к переходным породам между осадочными и магматическими, так называемым пирокластическим (вулканогенно-осадочным), могут быть отнесены скопления продуктов вулканизма: вулканического пепла, туфов и т. п. Выброшенные в воздух вулканом твердые обломочные частицы (пепел, лапилли, бомбы) падают на земную поверхность, образуя слои пород, имеющих все черты, характерные для осадочных образований, хотя они располагаются на рубеже между осадочными породами и магматическими, приближаясь к последним прежде всего по своему составу. Следует отметить, что потоки лавы, несмотря на то, что они изливаются при вулканизме на земную поверхность, не образуют осадочных пород. Порода из лавового расплава кристаллизуется при высокой температуре, не характерной для термодинамических условий земной поверхности. При этом возникают типичные магматические (эффузивные) породы. Отрасль геологии, изучающая осадочные породы, долгое время развивалась в недрах петрографии — науки, главным содержанием которой является изучение магматических пород. Только в 20-х годах нашего столетия появилось название «петрография осадочных пород», зафиксировавшее появление новой самостоятельной науки, изучающей состав, строение и условия образования осадочных пород. Современные осадки и осадочные породы отдельные геологи изучали еще в XVIII в., главным образом в виде простейших визуальных описаний пород в обнажениях. В XIX в. различными учеными в России (Д.И. Соколов, Н.А. Головкинский), Германии (М. Неймаер, И. Вальтер), США (Д. Дэн), Франции (М. Бертран) выполнены работы, заложившие фундамент науки об осадочных породах. Однако как самостоятельная наука петрография осадочных пород сформировалась в начале XX в. в результате большого числа исследований. Все их перечислить невозможно. Большая заслуга в создании и развитии петрографии осадочных пород принадлежит русским и советским ученым: А.Д. Архангельскому, А.П. Карпинскому, В.И. Вернадскому, И.М. Губкину и многим другим. Необходимо отметить исследования выдающегося французского ученого Л. Кайе, которого по праву считают основателем осадочной петрографии. В становление науки об осадочных породах большой вклад внесли Г. Мильнер (Англия), В. Твенхофел, Д. Баррел (США), К. Андре (Германия) и др. Начиная с 30-х годов XX в. происходит бурное развитие науки об осадочных породах, перерастание петрографии осадочных пород в литологию. Этому способствовали быстрый рост горно-добывающей промышленности (особенно угольной, нефтяной и газовой) в разных странах, увеличение добычи осадочных полезных ископаемых (железные руды, бокситы, соли, фосфориты), рост производства цемента и других строительных материалов, что потребовало от геологов разработки соответствующих концепций в области теории осадкообразования и методов изучения осадочных пород. Одним из создателей минералогического направления в петрографии осадочных пород в России является В.П. Батурин. В 1932 г. М.С. Швецов написал один из первых в России учебников по курсу петрографии осадочных пород. В 1933 г. Д.В. Наливкин опубликовал книгу «Учение о фациях», в которой изложил методы фациального анализа. Большое значение для развития литологии сыграли работы Ю.А. Жемчужникова в области изучения генезиса слоистости осадочных пород и угольной геологии. Особую роль в становлении литологии как науки сыграли работы Л.В. Пустовалова и Н.М. Страхова. В 1940 г. Л.В. Пустовалов впервые сформулировал основополагающие идеи об осадочной дифференциации вещества а зоне осадкообразования и периодичности осадочного процесса в фанерозое. Осадочные породы он рассматривал как закономерно образующиеся продукты процесса осадочной дифференциации. В 1940—1960 гг. Н.М. Страхов разработал представление о климатических типах литогенеза и об их эволюции в истории Земли, а также теоретические основы науки об образовании осадочных пород ("Основы теории литогенеза", 1960—1962). Широко известны работы советских исследователей Г.И. Теодоровича, Л.Б. Рухина, Н.Б. Вассоевича, А.Г. Коссов ской, А.П. Лисицына, П.П. Тимофеева и др. Кроме того, необходимо отметить исследования американских (В. Твенхофел, В. Крамбейн, Ф. Петтиджон, P. Шрок, P. Слосс), французских (Л. Кайе, Ж. Милло), английских (Г. Мильнер) и других литологов в формировании и развитии науки об осадочных породах. К настоящему времени наука об осадочных породах — литология, значительно переросла рамки петрографии осадочных пород и представляет собой обширную и сложно разветвленную область познания, в составе которой можно выделить три основных направления. Теория литогенеза — направление, занимающееся изучением общих вопросов осадочного породообразования, т. е. процессов формирования осадочного вещества на земной поверхности, образования осадков, их перехода в осадочные породы и особенностей существования последних в земной коре. В рамках теории литогенеза развивается седиментология — наука, изучающая все аспекты образования современных и древних осадков, их структуры и текстуры. Петрография осадочных пород — направление, рассматривающее вещественный состав и особенности строения различных осадочных пород, вопросы их классификации и номенклатуры, а также методы изучения пород. Учение о фациях — направление, изучающее парагенетические закономерные сообщества осадочных пород и методы восстановления, реконструкции условий и обстановок их образования. С ним тесно связана стратиграфия — наука, изучающая последовательность формирования геологических пород и их первоначальные пространственные взаимоотношения. Название, а часто и содержание отдельных наук, развиваемых национальными геологическими школами различных стран и изучающих с различных точек зрения осадочные породы, часто но совпадает, что приводит к терминологическим трудностям. Так, например, в понимании некоторых английских и американских геологов седиментология представляет собой синоним литологии, т. е. трактуется расширительно. Рассмотрение вопросов седиментогенеза часто включается в задачи петрографии осадочных пород и последняя, по традиции, иногда также рассматривается как синоним литологии. Наоборот, литология (в англоязычной литературе) трактуется в узком смысле как петрография осадочных пород, т. е. наука, занимающаяся описанием осадочных горных пород, особенно в образцах и обнажениях, на основе таких свойств, как цвет, текстура, минеральный состав и размер зерен. Изучая мир осадочных пород, литология решает широкий комплекс теоретических и практических вопросов. Основной целью литологии как науки является разработка теоретических основ поисков и разведки месторождений осадочных полезных ископаемых, т. е. полезных ископаемых, представляющих собой осадочные породы или связанных с осадочными породами процессами своего образования. Осадочные породы покрывают около 75% поверхности континентов. Лишь четверть поверхности суши слагается магматическими или глубокометаморфизованными породами. Если учесть, что осадочные образования покрывают дно всех морей и океанов, то земной шар на поверхности в основном покрыт плащом осадков и осадочных пород. Мощность этого покрова в пределах континентов различна. В области складчатых сооружен1ий, там, где осадочные породы смяты в сложные системы складок, она достигает 20—30 тыс. м. На платформах плащеобразный осадочный чехол имеет мощность 2—3 тыс. м (во впадинах платформ — до 5—7 тыс. м, редко до 10—12 тыс. м). В пределах щитов осадочные породы либо совсем отсутствуют, либо мощность их не превышает десятков метров, реже 100—300 м. Роль осадочных пород как источников добычи полезных ископаемых чрезвычайно велика. He будет преувеличением сказать, что современная цивилизация базируется главным образом на добываемых из осадочных толщ минеральных ресурсах, таких как нефть, газ, каменный уголь, горючие сланцы, торф, основная масса радиоактивного сырья, железный и марганцевых руд, фосфоритов, различных солей, руд алюминия, строительного сырья и т. д. В последние годы многие месторождения меди, свинца, цинка и других цветных металлов, традиционно рассматривавшиеся как результат магматической или гидротермальной деятельности, изучаются литологами как ископаемые, имеющие осадочное происхождение. Чрезвычайно плодотворным оказалось применение методов литологии к изучению древних метаморфических толщ протерозойского и архейского возраста. Из 4,5 млрд лет истории Земли как планеты глубокометаморфизованные породы докембрия содержат информацию о почти 4 млрд лет этой истории. Работами академика А.В. Сидоренко и его учеников было показано, что использование литологических методов позволяет расшифровывать перво начальный литологический состав и условия образования многих метаморфических комплексов, т. е. дает возможность подойти к прогнозу нахождения в них первоначально осадочных полезных, ископаемых. Все это свидетельствует о важной роли осадочных пород в минерально-сырьевой базе любой страны; указывает на необходимость дальнейшего развития и совершенствования науки об осадочных породах — литологии. Кроме выяснения общих теоретических вопросов образования месторождений осадочных полезных ископаемых, изучение осадочных пород, знание методов литологии необходимо для решения широкого круга задач, с которыми геолог сталкивается при проведении самых различных видов работ. Изучение осадочных пород необходимо: — для правильного определения и описания. Известны случаи, когда неправильное определение геологом названия осадочной породы, ошибочное описание ее на годы и десятилетия задерживало открытие важных месторождений фосфоритов, бокситов и других полезных ископаемых; — для организации правильной экономической разработки месторождений осадочных полезных ископаемых, получения сведений о качестве полезного ископаемого, его распределения в недрах земли, запасах и т. п., т. е. данных, без которых невозможны разведка и эксплуатация обнаруженного месторождения, а также поиски других аналогичных месторождений; — для восстановления истории геологического развития изучаемой территории, ибо пласты осадочных пород являются своеобразными страницами геологической летописи, в которой записаны все события, происходившие во время накопления осадочной толщи; — для стратиграфического расчленения осадочных толщ, лишенных фауны или обедненных фаунистическими остатками, а также сопоставления разрезов такиx толщ, что является перво степенной задачей при геологическом картировании и изучении геологического строения различных районов; — для решения многочисленных и чрезвычайно важных задач инженерной геологии и строительства плотин, дорог, каналов, тоннелей и других сооружений. |
