Структура поверхности осадочных отложений » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Структура поверхности осадочных отложений

29.07.2021

Мелкие или микроскопические черты рельефа поверхности обломочных зерен, не зависящие от их размеров, формы или окатанности, называются структурами поверхности. К ним относятся полировка, образование матовой поверхности, царапины на поверхности и т. п. Некоторые черты различимы невооруженным глазом, другие видны только под микроскопом, а в некоторых случаях — под электронным микроскопом. Считается, что многие из этих черт имеют генетическое значение. Это положение иллюстрируют царапины на ледниковых валунах. Образование матовой поверхности песчаных зерен объясняется эоловыми процессами.

Песчаные зерна или галька могут унаследовать свою форму и окатанность от более древних отложений различного происхождения, также и частица или обломок наследуют знаки на поверхности. Однако для преобразования этих черт строения необходимы меньшее истирание и значительно меньший перенос, чем для изменения окатанности, формы или размера. Знаки на поверхности зерен или обломков легко наносятся и легко стираются. Например, Уэнтуэрт экспериментальным путем определил, что перенос на расстояние 560 м может привести к уничтожению ледниковых царапин с поверхности известняковой гальки без существенного изменения формы. Бонд отмечал, что матовая поверхность песчаных зерен из отложений пустыни Калахари исчезает менее чем через 64 км переноса материала р. Замбези. Наиболее вероятно, что структуры поверхности зерен отражают последний цикл переноса. Ho, как и в случае других характеристик, песок смешанного происхождения будет состоять из зерен, обладающих разнообразными поверхностными структурами. Было даже высказано предположение, что на структуры поверхности, образованные за один цикл, могут накладываться структуры последующего цикла, таким образом одно зерно может регистрировать несколько эпизодов из своей истории.

Существуют различные структуры поверхности, но их можно объединить в две категории. Один класс выделяется по матовой поверхности или полировке обломка. В другом объединены знаки на поверхности, черты микрорельефа (царапины, ударные щербины и тому подобное).

Полировка и матовая поверхность


Полировка, или глянец, характеризуется блеском поверхности т. е. свойством, связанным с закономерностью отражения света. В результате рассеяния или диффузии света образуется тусклая или матовая поверхность. На полировку зерен указывают отблески от поверхности. Причина образования полировки или ее отсутствия до конца не понятна. Вполне вероятно, что существует несколько причин

Полировка может возникать механическим способом, при слабом истирании или износе, в частности, если абразивный материал является тонкозернистым. Так образуется эоловая полировка выходов кварцитов и отдельных обломков (эоловых многогранников). Полировка может возникать за счет отложения стеклоподобной пленки или глазури, той, что известна под названием пустынный загар. Хотя происхождение этого образования не выяснено, общепринятым является мнение, что пустынный загар образуется за счет воды, присутствующей в породе, испаряющейся под жарким солнцем; вещества, растворенные в воде, выделяются в форме труднорастворимых окислов железа, марганца и кремнезема, смесь которых образует тонкие крепкие оболочки на зернах. Некоторые геологи считают, что хорошо отполированные зерна образуются при пескоструйной обработке. Лаудермилк считал, что некоторые разновидности лишайников аккумулируют железистые и марганцевые соединения. Рост лишайников прекращается с накоплением этих продуктов, которые переносятся на поверхность гальки кислотами, образующимися при отмирании лишайников; так можно объяснить появление марганцевых оболочек на обломках пород, не содержащих марганец. Процессы испарения и окисления под жарким солнцем пустыни приводят к образованию остатка, слагающего пустынный «загар». Однако Хант, отмечая выраженный характер этого явления в аридных районах, считал, что оно может развиваться и в гумидных областях и что значительная часть «загара», наблюдаемого сегодня в пустынях, образовалась ранее в более гумидном климате.

Наиболее совершенная полировка устанавливается на гальках, окруженных глинами, примером которых являются гастролиты, или «желудочные камни» древних рептилий — плезиозавров. Наиболее известны из них гальки из морских меловых глинистых отложений. Хотя об этих образованиях написано очень много, нет единого мнения по поводу происхождения их полировки, которую объясняли эоловой деятельностью, истиранием в желудке животного и уплотнением глинистого матрикса.

Полировка и особенно высшая ее степень — глянец — явления исключительные. У большинства галек поверхность тусклая. Редко бывают хорошо полированы кварцевые зерна. С другой стороны, некоторые песчаные зерна поражают характером поверхности, которую различные исследователи описывали как «матовую» или «морозную» (frosted). Например, такая поверхность наблюдается у хорошо окатанных зерен кварцевых песчаников Сент-Питер (ордовик) в верховьях долины р. Миссисипи. Образование матовой поверхности объяснялось эоловой деятельностью, и Кайе даже картировал это свойство плейстоценовых отложений в Европе, рассматривая его как критерий доледниковой эоловой деятельности. Внешнее ее сходство с поверхностью, образующейся при пескоструйной обработке стекла, подтверждает это теоретическое предположение. Однако последние работы показали, что образование матовой поверхности зерен наиболее вероятно вызывается химической коррозией — обработкой кварцевого зерна слабым раствором плавиковой кислоты за короткий отрезок времени. Кварцевые зерна в карбонатных песчаниках слегка корродируются или частично замещаются карбонатным цементом. Такие зерна, подвергшиеся химической обработке, обладают матовой поверхностью, что позволяет предположить их постседиментационное происхождение. Однако Рот считал, что матовая поверхность зерна образуется при первичном разрастании зерна, а не при истирании или растворении.

Как отмечали Кюнен и Педок, микрорельеф зерна, вызывающий рассеяние света, и образующаяся при этом матовая поверхность объясняются несколькими процессами. Макроскопические черты вероятно объясняются процессами абразии, но микрорельеф (черты менее 2 мкм в основном и создают матовые поверхности) создается химическим путем в результате чередования увлажнения и высыхания, связанного с образованием и испарением росы и соответствующим растворением и осаждением. Этот химический процесс образования матовой поверхности захватывает все зерно полностью, даже углубления на его поверхности. Грубые элементы матовой поверхности образуются за счет абразии только на выступающих частях зерна.

Микрорельеф


Наиболее изученные черты микрорельефа на гальках и валунах хорошо видны невооруженным глазом. К ним относятся штриховка, царапины, следы ударов и щербины или ямки. Штриховка и царапины на поверхности гальки представляют собой в основном результат ледниковой обработки. Уэнтуэрт обращал внимание на воздействие субарктических рек, в которых образуются штрихованные валуны. Содержание таких валунов в некоторых руслах достаточно высокое; во многих случаях большинство обломков крупнее определенного размера покрыто штриховкой. Галька, испещренная речным льдом, не имеет характерных граней, образуемых ледником. Штрихованная галька встречается не так уж часто даже в ледниковых отложениях. Уэнтуэрт, изучавший моренные образования в Висконсине, отмечал совершенство штриховки валунов, слагающих эти отложения. Было изучено более 600 галек и валунов, 40% которых не обнаруживают признаков штриховки, на 50% она слабая или четкая на одном боку и только 10% обломков покрыты хорошо выраженной штриховкой. Наиболее часто встречается и лучше всего выражена штриховка на известняковых валунах. Валуны, сложенные кремнистыми или грубозернистыми изверженными породами, практически лишены штриховки. Следовательно, не вызывает удивления тот факт, что древние, хорошо сцементированные тиллиты, из которых практически невозможно извлечь гальку или валун, обнаруживают единичные штрихованные обломки или не содержат их вообще.

Штрихи выглядят как идеально узкие, прямые или почти прямые царапины, четко врезанные в поверхность, на которой они находятся. С ними связаны следы ударов (bruises), которые грубее, короче и шире, чем штрихи, и обычно располагаются кулисообразно. Гвоздевидные (nailhead) царапины представляют собой штрихи, у которых наблюдается выраженная начальная точка штриха. Такие царапины становятся уже от этой точки или сходят на нет, штрих либо не имеет конца, либо он неясно выражен. Если валуны заключены в матрикс, их штрихи вытянуты по направлению движения льда. Они, следовательно, располагаются параллельно длинным осям валунов (см. раздел, посвященный текстуре пород).

Можно выделить четыре основных типа штриховки: параллельную, субпараллельную, разбросанную (беспорядочную) и решетчатую. Решетка намечается при пересечении двух или большего количества параллельных систем. Субпараллельная и беспорядочная штриховка характерны для ледниковых валунов. Параллельная и субпараллельная штриховки вытянуты вдоль длинной оси валуна. Уэнтуэрт отмечал, что решетчатый тип, особенно с редко расположенными штрихами, встречается относительно чаще на валунах из ледовых речных заторов, чем на ледниковых валунах.

Штриховка (и зеркала скольжения) также образуется при деформации пород под давлением. Такие знаки устанавливаются на гальках или валунах, заключенных в тонкозернистый матрикс. В результате таких деформаций обычно образуются микроштрихи, наиболее крупные из которых едва различимы невооруженным глазом. Микроштриховка обычно параллельная, а не беспорядочная, и галька, помеченная таким образом, обнаруживает «тектоническую полировку». Этими чертами в сочетании с микротрещинами деформационные структуры поверхности отличаются от тех, что были нанесены на гальку до ее отложения.

Для некоторых галек характерны шрамы в форме полумесяца или следы ударов, особенно если они сложены кремнями или плотными кварцитами. Эти мелкие отметины возникают при ударах о поверхность валуна или гальки и, вероятно, указывают на высокую скорость течения. Их происхождение связывается скорее с речной деятельностью, чем с процессами на пляже.

Поверхность многих галек нарушена вмятинами или ямками. Они могли образоваться при травлении и избирательном растворении неоднородных компонентов породы.

Грубозернистые изверженные породы характеризуются ячеистостью или пещеристостью, а поверхность обломков мелкозернистых пород, таких как кремни, кварциты и большинство известняков, обычно гладкая. В различных условиях абразии обломки даже грубозернистых пород могут оказаться гладкими. В обычном случае термин ямчатая (pitted) галька применяется к гальке или валунам, вмятины на которых не связаны ни со структурой породы, ни с избирательным выветриванием. Такие углубления обычно встречаются на контакте между соседними гальками. Размеры углублений различные, от нескольких сантиметров в поперечнике и до сантиметра глубиной (рис. 3-29). Обычно ямки имеют гладкие края и резкий контур, как будто вырезаны в породе мелкой ложкой. Кюнен проанализировал литературу, посвященную таким ямчатым галькам и проблеме их образования. Их происхождение объясняли взаимным повреждением под давлением (тезис, несостоятельность которого легко показать), а также явлением растворения, вызванного давлением в точках соприкосновения.
Структура поверхности осадочных отложений

Ямчатую гальку не следует смешивать с «травленой галькой», испытавшей растворение верхней части и настолько корродированную, что она по форме напоминает раковину.

Микрорельеф гальки легко виден невооруженным глазом. Однако микрорельеф песчаных зерен различается только под микроскопом. Поэтому только недавно началось тщательное изучение микрорельефа песчаных зерен в основном под электронным или сканирующим электронным микроскопом. Эти исследования установили на поверхности кварцевых зерен бесчисленное множество отметин различных размеров и формы.

Значительные усилия были затрачены на увязку определенных типов микрорельефа с характерными условиями осадконакопления. Особое внимание было уделено типам микрорельефа на зернах, образовавшихся в литоральной, эоловой и ледниковой обстановках. Задача заключалась в отборе образцов из различных условий осадконакопления для того, чтобы установить характерные структуры поверхности каждого обломка, К сожалению, было установлено, что песчаные зерна в некоторых изученных обстановках претерпели сложную историю, испытали первоначально перенос льдом и возможно в воде, прежде чем накопились в виде современного пляжа или дюны. Наложение структур поверхности, образовавшихся в различных условиях, установлено давно, хотя считалось, что предыдущие структуры поверхности быстро стираются. Плохое понимание связей между микрорельефом поверхности и определенными процессами, отсутствие каких-либо общепринятых способов измерения или описания наблюдаемых отметин — все это уменьшает значимость структуры поверхности песчаных зерен как критерия для установления способа или условий осадконакопления. Польза от такого подхода к изучению древних отложений практически не установлена; несомненно, диагенез коренным образом изменяет поверхность зерен, поэтому даже если установлены критерии, основанные на объективных и воспроизводимых данных, может оказаться, что применять их к древним породам трудно, особенно если песчаники настолько сцементированы, что могут изучаться только в шлифах.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: