Строение песчаников » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Строение песчаников

31.07.2021

Песок состоит в первую очередь из каркаса, слагаемого детритовым материалом, и пустот, которые образуют систему пор или пустотное пространство между элементами каркаса. Пустоты, или поры, в древних песчаниках могут быть частично или полностью заполненными. Поэтому изучение песка или песчаника направлено на исследование каркаса, его состава и микрогеометрии, а также характера и объема пор и материала, заполняющего поры.

Каркас, по определению, слагается материалом, имеющим размер песка, т. е. от 1/16 до 2 мм в диаметре. Обычно это плотно упакованные зерна, сгруппированные таким образом, что каждое зерно находится в сцеплении с соседними, при этом каркас в целом представляет собой механически устойчивую в гравитационном поле Земли структуру. В отличие от зерен изверженных и метаморфических пород, которые образуют протяженные контакты друг с другом, контакт зерен песка имеет только тангенциальный характер. Концентрация напряжения при таких контактах может привести к растворению и отложению растворенного материала в другом месте, что приводит к увеличению площади соприкосновения зерен и уменьшению порового пространства. Конечным продуктом такого воздействия является порода с протяженными контактами между зернами и с нулевой пористостью. Эти постседиментационные изменения в строении песка рассматриваются в разделе, посвященном диагенезу песчаников.

Некоторые пески характеризуются не столь простым соотношением каркаса и пустот. Вместо детритового каркаса с системой пор, частично или полностью заполненных осаждающимся цементом, порода может представлять собой сплошной агрегат зерен размерностью от песка до алеврита и глины. Это в а к к и, из которых наиболее известны граувакки. Здесь нет явной границы между крупнозернистой фракцией песка и мелкозернистым материалом. Материал размера песка помещен в матрикс. Произвольная грань, проводимая между зернами и матриксом, является, однако, важной отличительной особенностью для целей интерпретации. Эту границу можно поместить на рубеже 1/16 мм (0,0625), или 0,05 мм, или даже опустить ее до 0,03 мм. Каково должно быть соотношение матрикса и песка, чтобы отнести породу к вакке? Некоторые исследователи придерживаются мнения, что матрикса должно быть 15%, другие допускают меньшую его долю.

Происхождение матрикса не вполне определенное; он может либо иметь первично седиментационный характер, либо быть продуктом пост-седиментационного диагенеза. Поскольку большинство современных песков не содержит матрикса, представляется более вероятным, что интерстициальный тонкий материал является вторичным, т. е. диагенетическим продуктом.

Каркас обычного песка или песчаника может быть описан исходя из его геометрии и состава. Геометрия определяется свойствами зерен или элементов каркаса — размером, сортированностью, формой, окатанностью, поверхностными структурами и характером их упаковки и ориентировкой. Гранулометрические особенности можно устанавливать статистическими измерениями крупности или однородности размера. Эти особенности связаны со специфическим гидравлическим режимом, который определял осаждение песка, и с размерностью материала, который может переноситься и осаждаться потоком. Для грубого замера сортированности достаточно определить соотношение крупнейшего и наименьшего зерен. В хорошо отсортированных песках это соотношение меньше 10, в слабо сортированных песках оно может превышать 100. Зерна песка характеризуются большим разнообразием формы и степени окатанности. Вопросы интерпретации гранулометрических особенностей и другие геометрические свойства уже рассматривались ранее.

Пески имеют тенденцию к плотной упаковке. Зерна несферической формы обычно располагаются так, чтобы длинные оси были параллельны поверхности осадконакопления, в некоторых случаях они характеризуются черепитчатым расположением. В большинстве случаев в зернах в срезе, параллельном плоскости напластования, видна слабая ориентировка, соответствующая направлению течения осаждающего потока. В редких случаях отмечается беспорядочная ориентировка, обусловленная постседиментационным перемещением, часто вызываемым живыми организмами (биотурбацией).

Пустоты обычно занимают 30—35% объема песчаника. В результате образования матрикса или отложения цемента объем пор уменьшается. В «среднем» песчанике пористость близка к 15%, в исключительных случаях она может приближаться к нулю. Цемент может отлагаться как кристаллографическое продолжение обломочных зерен (например, кварц на кварце, кальцит на кальците), но может также отлагаться на обломочных зернах в виде друзовой «рубашки», или в виде микрокристаллической мозаики в пустотах. Только карбонатный цемент может иметь крупнокристаллическую структуру и включать одно или более обломочных зерен в такой кристаллический индивид или «песчаный кристалл». Некоторые виды цемента, особенно карбонатный цемент, вторгаются в каркас и частично замещают его. Свойства цементирующих материалов, их строение и связь с зернами каркаса, а также вопросы их происхождения более детально рассматриваются ниже.

Пески варьируют в широких пределах по степени зрелости. Конечным продуктом процессов формирования осадка является такой осадок, в котором содержатся зерна только одного минерала (наиболее устойчивый — кварц), одного размера (совершенная сортированность) и характеризующиеся полной окатанностью. Таких песков не существует, но некоторые приближаются к идеалу достаточно близко. Концепция зрелости как структурной, так и по составу представляется весьма важной, и для выяснения степени зрелости песка не следует жалеть усилий.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: