Структуры и текстуры глинистых сланцев, аргиллитов и алевролитов » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Структуры и текстуры глинистых сланцев, аргиллитов и алевролитов

31.07.2021

Размеры частиц и строение


Большое внимание исследователей привлекает распределение частиц по размеру или «механический состав» глин и глинистых сланцев. Однако анализ этих пород подвержен значительным ограничениям. Размеры частиц глины из-за их тонкозернистости обычно определяются методами, основанными на дифференциальных скоростях оседания. На эти скорости, наряду с размером, в значительной степени влияют форма и плотность частиц. Поэтому аналитические результаты вводят в заблуждение в том отношении, что величины размеров частиц, рассчитанные по скорости падения, основаны на допущении, что частицы являются сферическими частицами кварца. Более того, образцы до начала анализа полностью диспергируются. Подобное диспергирование, достигаемое с помощью физических или химических агентов, вероятно, разрушает или, по крайней мере, значительно изменяет первоначальный гранулометрический состав осадка. Многие глины, в особенности те, которые накапливаются в морской воде, в период отложения были в состоянии частичной или полной флокуляции. Кривые размеров частиц, по данным анализа, могут быть совершенно непохожими на кривые размеров частиц первоначального осадка. Некоторые из теперь однородных глин некогда представляли собой пеллеты и, вероятно, переносились и отлагались в таком виде. Обычный анализ размеров частиц подобных глин очень мало говорит об истории их отложения.

Еще более ограничено применение гранулометрического анализа к древним глинистым сланцам из-за влияния диагенеза на распределение размеров частиц. Благодаря тонкозернистости материала и, как следствие, большой площади поверхности частиц, а также из-за неустойчивости некоторых глинистых минералов возможны диагенетические изменения. Подобные преобразования могут в значительной степени изменить гранулометрический состав. По этим причинам результаты гранулометрического анализа глин и сланцев следует интерпретировать с большой осторожностью. Важным результатом анализа размеров частиц или даже беглого просмотра шлифов является обнаружение в большинстве глинистых сланцев (это безусловно относится к наиболее распространенным типам) очень большого количества алеврита. Морские сланцы Перри-Фарм (пенсильваний) в Миссури, несмотря на то что представлены пластичной породой, содержат 74% (по массе) мелкого песка и алеврита и всего 14% материала глинистой размерности, остальное составляет карбонатный осадок. Подобный глинистый сланец в Иллинойсе содержит 68% алеврита. Крынин подсчитал, что средний глинистый сланец содержит 50% алеврита. Последние минералогические исследования сланцев показали, что они состоят приблизительно из двух частей алеврита и одной части глины — соотношения, почти совпадающего с данными Келлера, Тинга и Крамбейна. Если принять эту точку зрения, то состав сланцев соответствует среднему составу материала, слагающего дельту Миссисипи (табл. 8-1).

Особенностью некоторых глин является их пеллетовая текстура. Пеллеты представляют собой небольшие, округлые агрегаты глинистых минералов и мелкого кварца, рассеянные в матриксе, представленном тем же материалом. Пеллеты могут отделяться от матрикса оболочками органического материала. По размерам пеллеты составляют в диаметре 0,1—0,3 мм, а в некоторых случаях достигают нескольких миллиметров (в длину). Их образование приписывают действию течения воды, в иных случаях они могут быть представлены фекальными пеллетами.

В некоторых глинистых породах осадочного происхождения проявляются реликтовые структуры, унаследованные от материнских пород, из которых они образовались. Примерами являются сапролиты, которые произошли от различных грубых вулканических и матеморфических пород. В этих породах достаточно хорошо сохранились «реликты» первичных минералов, поэтому можно проследить первоначальную гнейсовую сланцеватость, порфиробласты и тому подобные структуры.

Другим примером реликтовой структуры являются бентониты и близкие к ним осадки, образующиеся in situ при преобразовании вулканического пепла. Нереликтовые структуры включают оолитовые и пизолитовые формы, возникающие в некоторых бокситовых и диаспоровых глинах. Известны также псевдоморфные замещения ракушечного материала монтмориллонитом и диагенетически перекристаллизованные структуры, подобные «метакристаллам» иллитовой слюды в тонкозернистой иллитовой основной массе. Большинство глинистых сланцев, однако, не проявляет ни одной из этих особенностей; они либо бесструктурны, либо слоисты.

Тонкослойные сланцы характеризуются ориентированными пластинчатыми слюдистыми компонентами, параллельными плоскости напластования, что хорошо видно под микроскопом. Хотя отдельные кристаллы располагаются не строго параллельно к плоскости напластования, шлифы, приготовленные перпендикулярно к этой плоскости, проявляют эффект одновременного погасания, как и в случае если бы шлиф был сделан из единого кристалла. В пластинчатых минералах световые колебания медленнее и параллельны спайности, поэтому проявляется параллельное погасание — эффект агрегатного погасания.

Однако в некоторых глинах и сланцах глинистые минералы проявляют беспорядочную ориентировку. Подобное явление может быть результатом аутигенной кристаллизации на месте. В других случаях подобное явление вызывается нарушением первичной структуры илоядными донными организмами.

Свежеотложенные илы имеют чрезвычайно высокую водонасыщенность и очень большую пористость. Первоначальная пористость может составлять 70—80%. Поскольку в среднем в глинистых сланцах пористость составляет только 13%, то это означает, что первичные отложения были сильно уплотнены и обезвожены. Тот факт, что уменьшение пористости происходит скорее за счет уплотнения, a не выполнения пор (как у песчаников), подтверждается постепенными изменениями структуры, которые направлены на то, чтобы ориентировать глинистые пластинки параллельно друг другу и плоскости напластования.

Сланцеватость


Многие сланцы проявляют первичную сланцеватость — свойств пород расщепляться или раскалываться вдоль сравнительно гладких поверхностей, параллельных напластованию. Это свойство связана с ориентировкой содержащихся в глинах слюдистых минералов. Одни породы сильно сланцеваты, другие слабо.

Аллинг и Ингрэм предприняли попытки создать шкалу сланцеватости (табл. 8-2) и соотнести сланцеватость с составом.
Структуры и текстуры глинистых сланцев, аргиллитов и алевролитов

Как отмечали оба исследователя, повышенное содержание кремнистых или известковых материалов уменьшает сланцеватость (рис. 8-2). Руби также отмечал, что сланцеватость глин обратно пропорциональна содержанию карбоната кальция. С другой стороны, сланцы, богатые органическим веществом, оказываются исключительно сланцеватыми, как видно на примере черных сланцев. Однако биотурбированные сланцы, также как и алевритистые аргиллиты, не сланцеваты. Руби отметил, что сланцеватость не везде параллельна плоскостям напластования, она четко выражена в древних пластах, и что те породы, которые имеют наибольшее падение и наиболее выраженную агрегатную ориентировку, проявляют заметную сланцеватость. Возможно, сланцеватость является частично вторичной текстурой, вызванной вращением или ростом слюдистых минералов под давлением. Это явление присуще аспидным сланцам, в которых кливаж пород располагается обычно под большим углом к плоскостям напластования.

Весьма загадочно отсутствие в аргиллитах сланцеватости как параллельной слоистрсти, так и любой другой, несмотря на тонкую слоистость и минеральный состав аспидного сланца.

Слойчатость


Слойчатость глинистых сланцев измеряется величиной 0,05—1 мм, мощность большинства слойков глинистых сланцев 0,1—0;4 мм. Слойчатость бывает трех видов: переслаивание крупных и мелких частиц, таких как алеврит и глина; переслаивание светлых и темных слоев, различаемых только по содержанию органических остатков, которым и определяется их цвет; переслаивание карбоната кальция и алеврита (рис. 8-3 и 8-4). Это переслаивание является результатом разных скоростей оседания различных компонентов или различных скоростей поступления материалов в бассейн осадконакопления.

Слойчатость может вызываться штормами или наводнениями или другими более или менее спорадическими или случайными причинами. Их можно отнести за счет сезонных флуктуаций привноса материала. Если очень тонкие слойки выдержаны и не проявляют следов размыва, то очевидно, что штормы или вызываемые ими придонные течения вряд ли могли их формировать. Так как слойчатость часто характеризуется правильным чередованием мощностей (как свидетельствуют подсчеты скорости седиментации для древних отложений или наблюдаемой в настоящее время), а строение подобно наблюдаемым в современных условиях годовым слоям, можно предположить, что слоистость многих глин имеет сезонный характер (ленточные глины) и зависит от годового климатического цикла (рис. 8-5 и 8-6). Этот цикл определяет температуру, соленость и содержание алеврита в водах, а также сезонное образование планктона.

Отсутствие слоистости — довольно обычное явление. Чрезмерно равномерная седиментация на протяжении длительного периода времени может породить бесструктурный осадок; вероятной причиной формирования подобного осадка является переработка ила бентосными организмами. В последнем случае обычно присутствуют остатки первичной слоистости.

Конкреции и другие текстуры


Глинистые сланцы и алевролиты обычно содержат конкреции. Известковые конкреции несколько уплошены параллельно слоистости, причем через них проходят плоскости напластования, что характерно для многих сланцев. Они ярко выражены в алевритовых или алевролитовых пропластках. Черные сланцы часто содержат слои «конус в конусе», и в редких случаях кремневые желваки и пласты. Многим сланцам свойственны септарии и конкреции глинистого железняка.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: