Петромиктовые конгломераты
Большую группу древних конгломератов составляют петромиктовые конгломераты. В целом они представляют собой мощные, клинообразные, окраинные скопления галечника, образованные при разрушении резко возвышавшихся нагорий. Подобные галечники составляют значительную часть разреза, к которому они принадлежат, образуя огромные обрывы, выступы или гряды. Они могут быть как базальными, так и внутриформационными, залегающими на разных уровнях.
Эти конгломераты являются грубообломочными аналогами литоидных и аркозовых песчаников. Несмотря нa изменчивость состава, все породы отличаются тем, что их главный компонент — метастабильные породы нескольких типов. Наиболее распространена смесь галек или валунов глубинномагматического, эффузивного или осадочного и метаморфического происхождения. Во многих случаях преобладает один тип или класс галек.
Крупные гранитные гальки в псефитовых отложениях играют ту же роль, что и полевые шпаты в песках. Содержащие гранит конгломераты являются грубозернистыми эквивалентами аркозов. Поэтому неудивительно, что гранитсодержащие конгломераты обычно ассоциированы с аркозами. Из-за ограниченной способности большинства гранитов образовывать глыбы гранитсодержащие конгломераты — это главным образом аркозы с рассеянными гранитными гальками или в лучшем случае с линзами гранитных галечников. Как гранитсодержащие конгломераты, так и аркозы отражают быструю эрозию кристаллического фундамента. В свою очередь появление гранитсодержащих конгломератов указывает на сильное воздымание. Конгломераты, содержащие гальку известняков, свидетельствуют о необычной обстановке, которая способствует разрушению известняков, а не обычному растворению и удалению карбонатной массы, в результате чего накапливается кремневый галечник. Эта обстановка достигается при резком воздымании и развитии локального высокого рельефа, что чаще всего отмечается в зоне сбросовых уступов; такие условия преобладали во время накопления триасовых известняковых конгломератов в Мэриленде и Пенсильвании. Обильные известняковые галечники являются продуктом ледниковой деятельности, подтверждением этому служат зандровые галечники некоторых районов Иллинойса и Висконсина. Эти галечники снесены ледниками из силурийских доломитов свиты Ниагара.
В районах активного вулканизма лавы могут давать огромное количество гальки. Обычно эти галечники состоят из обломков фельзитовых лав, хотя большая часть близлежащих лавовых потоков представлена породами более основного состава. Очевидно способность к глыбовому раскалыванию и устойчивость у первых, больше, чем у основных пород. Этот принцип подтверждается на примере докембрийских конгломератов группы Кивино штатов Миннесоты и Мичигана, которые состоят главным образом из фельзитовых обломков, а не из обломков базальтовых лав, распространенных гораздо шире. Вулканогенные галечники могут быть очень мощными (1000 м или более); их образование происходило более или менее одновременно с излиянием лавовых потоков. В отличие от гранитсодержащих галечников они не отражают крупных воздыманий или глубокой эрозии.
Все эти конгломераты отличаются крупными размерами галек. Самые мощные слои оказываются и самыми крупнообломочными (рис. 6-10). Хотя многие валуны составляют в диаметре метр или более, средний размер галек колеблется от 10 до 20 см, составляя лишь одну десятую часть максимального размера. Как правило, вниз по течению наблюдается значительное уменьшение размера частиц, таким образом, нанесение на карту максимального размера галечников помогает определить систему палеотечений. Сортированность обычно посредственная или плохая, так как промежутки между гальками заполнены песчаным материалом.
В целом окатанность этих галек от очень хорошей до хорошей, хотя и отдельных случаях вблизи выступов, откуда поступает материал, окатанность очень плохая, и породу лучше назвать брекчией. Окатанность крупных галек резко контрастирует с очень плохой окатанностью ассоциирующих песков.
В гальках могут проявляться следы растворения на контактах, в некоторых случаях в них наблюдается стилолитовое взаимопроникновение, особенно в известняковых галечниках. В других видах галечников в точках контактов наблюдаются ямки растворения. Гальки некоторых конгломератов трещиноваты и несут следы залеченных микронарушений.
Пласты этих конгломератов обычно мощные и линзовидные, они характеризуются почти параллельным залеганием уплощенных обломков (или во многих случаях четко выраженным черепитчатым строением, наглядно проявляющимся в разрезах, параллельных течению потока). Косая слоистость отсутствует, исключение составляют самые мелкие галечники и переслаивающиеся с ними пески.
Как уже отмечалось, петромиктовые конгломераты являются наиболее распространенными, наиболее заметными и наиболее выразительными конгломератовыми отложениями в геологических разрезах. Много примеров отложений этого типа было подробно описано в литературе. Интересные примеры представляют архейские конгломераты, распространенные на территории древних щитов Земли. Среди них можно назвать конгломераты озера Абрам на северо-западе Онтарио, мощность которых в отдельных местах составляет 1000 м (или более) и которые содержат гранитные валуны диаметром более 1 м. Аналогичные конгломераты встречаются и в других частях Канадского щита, а также в архее Финляндии. Отложения позднего докембрия группы Кивино включают многочисленные конгломераты, некоторые из них содержат медь. Самый мощный из них. Большой конгломерат, мощностью более 600 м, круто наклонен и образует в рельефе хребет, простирающийся на территории полуострова Кивино, на озере Верхнем. Он сложен хорошо окатанными, крупными вулканическими обломками, главным образом фельзитовыми. Гальки в среднем имеют диаметр 15—20 см, некоторые превышают 30 см. Эти конгломераты переслаиваются с красными обломочными отложениями и лавами. Другими конгломератами докембрия, представляющими интерес, являются конгломераты формации Мерки, восточного рукава Большого Невольничьего озера. Эта формация, мощность которой в некоторых местах превышает 900 м, представлена массивными слоями мощностью от 9 до 46 м; диаметр отдельных валунов достигает 1,2 м. Мощность отложений резко уменьшается вниз по падению. Максимальный размер валунов также быстро уменьшается: при перемещении на 27 км их размеры сокращаются до половины первоначальных (рис. 6-11). Конгломераты этого типа позднепалеозойского возраста встречаются в горах Арбакл и Уичита, в штате Оклахома. Конгломераты Коллинз-Ранч мощностью более 600 м являются типичным примером. Эта толща представляет собой известняковый валунный конгломерат, обломки которого достигают 75 см в диаметре. Другим примером служат пермские конгломератовые отложения Пост-Оук гор Уичита. Эти отложения аркозовых валунных конгломератов местами содержат обломки гранита, а на других участках они представлены известняковыми конгломератами.
Конгломераты триасовых бассейнов восточной части США являются мощными, клинообразными отложениями, представляющими краевые образования триасовых бассейнов, обычно связанные с обрамляющими их сбросами. В некоторых местах известняковые галечниковые конгломераты сложены полуугловатыми обломками («Потомакский мрамор»). Конгломераты свиты Ньюарк (триас) в штате Кентукки были описаны Крыниным, а конгломераты бассейна Дип-Ривер в Северной Каролине — Рейнемундом.
По-видимому, все они представлены образованиями обширных аллювиальных конусов. Конгломератовые отложения Роксбери района Бостонского залива являются еще одним известным примером отложений в районе Аппалачей.
Среди хорошо известных отложений запада Соединенных Штатов следует назвать «брекчию» Сан-Онофре (миоцен) в Калифорнии, конгломерат Джила в Аризоне, конгломерат Прайс-Ривер (меловой период) на плато Уосатч в Юте, а также конгломерат Уосатч (эоцен). Все эти отложения отличаются значительной мощностью, местами достигающей 1500 м или даже больше; мощность их хорошо выдержана по простиранию пласта, все они быстро выклиниваются вниз по падению. Многие конгломераты пространственно и генетически связаны с проходившим одновременно воздыманием и сбросообразованием.
Мощные петромиктовые конгломераты характерны для накопления молассовых толщ во многих районах. Примером таких отложений служат конгломераты молассового бассейна северных Альп. Они образуют большую часть проксимального (приближенного к источнику сноса) молассового разреза (мощностью несколько тысяч метров), их содержание уменьшается к северу до тех пор, пока через 200 км они не будут составлять лишь 10% от разреза. Максимальный размер галечников на этом расстоянии уменьшается от 1 м до 10 см. В составе галечника отмечается постепенное обогащение устойчивыми компонентами в направлении вниз по течению (рис. 6-12).
Конгломераты, описанные выше, главным образом аллювиальные. Они варьируют от отложений аллювиальных конусов выноса (фангломератов) до отложений разветвленных и меандрирующих рек. Однако некоторые отложения петромиктовых конгломератов, по-видимому, отлагались на глубоководных участках. Они представляют собой турбидитные конгломераты, примером которых являются меловые конгломераты Уилер-Джордж в Калифорнии и архейские конгломераты оз. Миннитаки в провинции Онтарио. Пласты конгломератов Уилер-Джордж достигают мощности 30 м, окатанные валуны в них достигают в диаметре около 1 м. Пласты конгломератов характеризуются очень крупной градационной слоистостью. Нижняя поверхность главного конгломерата характеризуется гигантскими рифлеными отпечатками. Эти отложения переслаиваются с тонкопластинчатыми глинистыми сланцами и алевролитами, которые, вероятно, отлагались на плоском морском дне в глубоководных участках. Архейские конгломераты подобным же образом переслаиваются с темными аспидными сланцами и маломощными прослоями тонкозернистых алевролитов. Галечники и пески характеризуются градационной слоистостью, косая слоистость отсутствует. Отсюда видно, что крупнообломочные конгломераты не обязательно являются признаком мелководного осадконакопления.