Слоистость и другие текстуры известняков » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Слоистость и другие текстуры известняков

31.07.2021

Гидродинамические текстуры. Известняки, состоящие исключительно из зерен песчаной или алевритовой размерности того или иного типа, описанного выше, состоят из транспортированного потоками и сортированного материала. Неудивительно поэтому, что они обладают большим разнообразием текстурных особенностей, характерных для подобных отложений. Известковые пески этого типа обычно косослоистые, причем мощность слоев может как большой, так и незначительной (рис. 10-17). Карбонатные эолианиты обладают крупномасштабной косой слоистостью. Моoность косослоистых серий эолианитов на Бермудских островах колеблется от 0,3 до 25 м, наклон большинства слоев составляет 30—35. Косая слоистость современных субаквальных песков района Багам была описана Имбри и Бухананом. Из них описания следует, что косая слоистость в основном мелкомасштабная, но карбонатные пески этого района имеют субаквальную дюнную морфологию, по размерам сравнимую с песками субаэральных дюнных полей. Следовательно, можно ожидать наличия в этих отложениях более крупномасштабной косой слоистости. Многие морские известняки отличаются интенсивной косой слоистостью. Мощность косослоистых серий различна, достигая 2 м в миссисипских известняках Салем штата Индиана и почти 5 м в известняках Лойалхана, штат Пенсильвания. Азимуты в косослоистых морских пластах имеют обычно бимодальное распределение, что является результатом чередования приливов и отливов. Слоистость мелкомасштабных знаков ряби обычна для тонкозернистых известняков. Особенностью некоторых известняков является также наличие крупных знаков ряби. Некоторые карбонаты переносятся и отлагаются турбидитными потоками. Они отличаются градационной слоистостью, а также наличием подошвенных знаков, в частности, отпечатков выемок.
Слоистость и другие текстуры известняков

Структуры и текстуры роста. В известняках, образовавшихся in situ, отсутствуют обычные структуры типа каркас — цемент, а также слоистость течения и другие текстуры. Эти известняки обычно тонкозернистые, что отражает условия накопления их в обстановке почти полного отсутствия течений. Они редко содержат оолиты или интракласты, но часто изобилуют ископаемым или скелетным материалом. Размеры частиц, слагающих подобные породы, имеют бимодальное распределение — крупные скелетные обломки находятся в массе известкового ила или кальцилютита. В тонкозернистом матриксе могут присутствовать, также пеллеты. Эти карбонаты с бимодальным распределением, по Данхэму, называются «вакковыми», в отличие от зернистых, безилистых карбонатов, называемых «зернистыми известняками», которые образовались скорее гидродинамическим путем, нежели in situ.

Слоистость приблизительно может быть определена по слоям, богатым скелетными обломками, и по ориентации большинства скелетных обломков параллельно напластованию. Такая слоистость может быть нарушена сверлящими организмами. Подобная биотурбация может нарушить все признаки слоистости.

В исключительных случаях некоторые образовавшиеся на месте или автохтонные известняки имеют хорошо выраженную «слоистость роста» наиболее ярким выражением которой является строматолитовая слоистость (рис. 10-18). Строматолиты отличаются большим разнообразием размеров, формы и внутренней текстуры. Некоторые имеют субгоризонтальные слои — «водорослевая слоистость»; другие имеют выпуклую вверх форму — «водорослевые текстуры», — размеры которых меняются от наперстка до глубокой тарелки, а форма от простой до разветвляющейся. Некоторые из них (тромболиты) имеют хорошо выраженную внешнюю форму, но у них отсутствует внутренняя слоистость. Другие имеют концентрическое строение, размером с гальку — «водорослевые шары» или онколиты (рис. 10-19). Их не следует путать с пизолитами каличе. Строматолиты особенно распространены в докембрийских и раннепалеозойских известняках.

Желваковая слоистость. Для тонкозернистых, нередко глинистых известняков особенно характерна конкреционная слоистость. Известняки, обладающие этим типом слоистости, сильно отличаются от тех, которые имеют тонкую, таблитчатую или плитчатую слоистость. Глинистые известняки часто бывают желваковыми. Эти известняки состоят из чередования волнистых и желваковых слоев, разделенных тонкими, более глинистыми слойками или пропластками. Слои известняка, содержащие мало глин или вообще не содержащие их, утоняются, либо раздуваются или разделяются на линзообразные желваковые тела, расположенные параллельно слоистости. Желваки имеют мощность от 1 см до нескольких и длину до 10 см и более. Участками границы их нечетки. Глинистые пропластки или прослои богаче нерастворимым материалом и отличаются более сплошным строением. Эти пропластки в некоторых известняках бывают доломитовыми.

Желваковая слоистость этого типа может быть отнесена к «течению уплотнения» в переслаивающихся известковистых сланцах, являясь таким образом разновидностью будинажа. Другие исследователи объясняют возникновение глинистых пропластков внутрипластовым растворением и слиянием нескольких стилолитовых швов. При этом глинистые слои представляют собой нерастворимый остаток, образовавшийся после растворения значительной части известняка, а не первичные слои Все исследователи признают, что желваковая слоистость не является первичной, но остается неясным, вызвана она действием течения, растворением или какими-либо другими процессами. Уилсон полагал, что конкреционные известняки отлагались в мелководных условиях, и образование их явилось результатом «дифференциального уплотнения» глинистых линз, беспорядочно распределенных в глинистых отложениях. Маттер полагал, что некоторые «комковатые известняки» образовались при процессе высыхания, возможно сопровождаемом действием сверлящих организмов С другой стороны, Гаррисон и Фичер описали желваковый известняк предположительно глубоководного генезиса Они принимают идею Холмана, что желваки являются реликтами растворенных карбонатных пластов, образовавшихся на дне моря и впоследствии уничтоженных процессом, названным подводным растворением

Стилолиты. Стилолитовый шов представляет собой поверхность, характеризующуюся сцеплением или взаимным проникновением двух сторон (рис. 10-20) Зубообразные выступы с одной стороны входят в углубления сходной формы на другой стороне. В поперечном сечении стилолитовая поверхность имеет сутурный облик. Стилолитовые швы весьма типичны для определенных типов пород. Они широко распространены в карбонатных породах, их обнаруживают во многих известняках, доломитах и пластовых сидеритах. Они присутствуют в метаморфизованных карбонатах, особенно в мраморе. Стилолитовые швы, образующие изящные линии можно видеть на полированной поверхности мраморных и известковых плит, используемых при строительстве общественных зданий. Известно также, что они встречаются в некоторых некарбонатных породах, в частности, в песчаниках и кварцитах, а также в гипсах и, возможно, в ангидритах и солях. Стилолиты наиболее заметны и широко распространены в относительно чистых и однородных породах

Стилолиты очень разнообразны по размерам. Они встречаются как в виде микростилолитов с амплитудой порядка миллиметра, так и стилолитов с размерами 10—20 см. Ширина зубцов или столбцов и соответствующих им углублений, в которые они входят, изменяется с высотой или амплитудой элементов. Крупные столбцы имеют пропорционально большую ширину. Более крупные и хорошо развитые столбцы (рис. 10-21) обычно покрыты штриховкой, причем штриховатость параллельна оси столбца и указывает на продвижение столбца в углубление Очень редко столбцы бывают слабо искривленными.

Геометрия стилолитового шва весьма разнообразна не только в отношении размера, но и с точки зрения морфологических особенностей. Они меняются от почти конических сцепляющих зубцов до более правильных прямолинейных столбцов и углублений, от составных или сложных стилолитов до гладких поверхностей растворения под давлением. Тщательное изучение этих вариаций привело к разнообразным системам классификации.

Расстояния, на которые хорошо прослеживаются стилолитовые швы, различны — от первых сантиметров до нескольких метров. Швы обычно частично перекрываются и даже могут расщепиться на два субпараллельных шва. Сама стилолитовая поверхность маркируется тонким отложением относительно нерастворимого материала, содержащегося в небольшом количестве в породах. В стилолитовых швах карбонатных пород такой остаточный материал в основном глинистый, частично представлен известковыми или железистыми соединениями. Обычно вдоль шва скапливаются мельчайшие частицы кварцевого алеврита или тонкого песка, так же как идиоморфные кварцевые кристаллы.

Стилолиты в основном параллельны напластованию, хотя имеются случаи, когда они пересекают или даже располагаются перпендикулярно плоскости напластования. В целом столбцы расположены перпендикулярно к поверхности стилолита; в некоторых случаях столбцы вертикальны даже при наклонной поверхности стилолита.

Наиболее интересна связь стилолитов с другими текстурами. Внедрение стилолитов в ископаемые остатки неоднократно описывалось, так же как и внедрение в оолиты. Особый интерес вызывает связь стилолитов с жильными образованиями. Стилолиты или пересекают жилы, или сами пересекаются ими. Наклонные жилы, которые разрезаются поверхностью стилолита, кажутся смещенными по этой поверхности.

Микростилолиты по величине на порядок меньше, чем стилолиты. Обычно они межзерновые и обозначают линии контактов между соприкасающимися зернами — ооидами, окаменелостями, гальками. При большом количестве микростилолиты образуют неправильную сетку.

Хотя по вопросу происхождения стилолитов имеется ряд неопределенностей, не вызывает сомнений, что возникновение их связано с явлениями растворения под давлением, и образование их происходило в консолидированных породах, хотя по атому вопросу и имеются иные точки зрения, например. В обширном обзоре Стокдейла рассматривается происхождение стилолитов; краткое и более позднее обобщение выполнено Данингтоном и Мантеном. Петтиджон соглашается с обоими авторами по поводу того, что геометрические связи между стилолитами и такими образованиями, как окаменелости, оолиты, элементы слоистости и жилы, требуют допущения об удалении значительной массы породы. Поскольку стилолиты секут элементы (ранее затвердевшие раковины и им подобные иногда располагаются поперек поверхности напластования и могут перерезать такие образования, как жилы, возникшие после затвердения материала), не вызывает сомнения, что они образовались в результате процессов постконсолидационного растворения. Концентрация вдоль поверхности стилолита идиоморфных кристаллов кварца, которые также образуются после затвердевания осадка, является еще одним подтверждением этой точки зрения. На то что в образовании стилолитов участвовало давление, указывают наличие движений между столбцами и углублениями — штрихованные столбцы, а также ориентация стилолита. Стилолитовая поверхность горизонтальна (нормальна к гравитационному полю) или, в редких случаях, почти вертикальна и параллельна осевой плоскости складки. В большинстве случаев, однако, действовала сила гравитационного давления, поэтому столбцы стилолитов вертикальны, хотя ориентация самого шва может контролироваться наклоном плоскости напластования или даже плоскости кливажа. Эти соотношения обосновывают тот факт, что стилолит по времени образования может быть не только постконсолидационным, но и постдеформационным. Хотя Парки Шот считали, что стилолиты образуются при растворении под давлением, они предполагали, что процесс стилолитизации протекает, пока порода еще относительно пластична, до того как она полностью сцементируется.

Хотя растворение под давлением и постконсолидационное происхождение кажутся хорошо обоснованными, механизм образования стилолитов при растворении, происходящем под действием направленного давления, еще далек от ясности. Стокдейл полагал, что по обеим сторонам стилолитового контакта расположены зоны известняка различной растворимости, и что в этом случае процессы растворения могут привести к быстрому образованию волнистой поверхности; давление будет максимальным на высших и низших отметках этой поверхности и минимальным на склонах. «Поскольку в увеличении растворимости некоторых твердых частиц в жидкостях давление играет важную роль, породы, примыкающие к вершинам и впадинам волнообразной поверхности, будут претерпевать большую степень растворения. В результате происходит: а) углубление взаимопроникающих частей, б) дальнейшее уменьшение давления (и соответственно растворимости пород) по склонам волнообразной поверхности и, в конечном счете, возможное развитие вертикальных столбцов; при этом концентрация давлений и соответственно растворимость будут происходить на их концах». Поскольку при таком механизме стилолиты могут образовываться только при наличии различной растворимости и направленного давления, Даннингтон не считал механизм, предложенный Стокдейлом, удовлетворительным. Способ, при котором происходил процесс растворения и удаления растворенного материала, был изучен Уэйлом. Обобщение по всей проблеме выполнено Батхёрстом.

Стилолиты особенно широко распространены в карбонатных породах, что свидетельствует об обширном внутрислойном растворении. В отдельных случаях можно приблизительно подсчитать объем породы, растворенной при образовании стилолитового шва. Это возможно выполнить путем сравнения концентраций мельчайших кварцевых алевритовых зерен во вмещающей породе с их концентрацией вдоль стилолитового шва, а так же при учете видимого смещения наклонной жилы, рассекаемой в поперечном направлении стилолитом (рис. 10-22). Стокдейл, подсчитав число стилолитовых швов в известняке и их амплитуду, рассчитал суммарное количество материала, вынесенного раствором при образовании таких поверхностей. Он принимал, что высота самого длинного столбца равна мощности пород, растворенных при образовании этого шва. По-видимому, его допущение подтверждается тем, что слой глин, покрывающий столбцы, очевидно содержит именно то количество нерастворимого материала, которое было в породе, предположительно подвергшейся растворению. Стокдейл подсчитал, что в результате растворения при образовании стилолитов было уничтожено от 5 до 40% первоначальной мощности всей формации.

Как указывал Даннингтон, растворению вдоль стилолитовой поверхности обязательно сопутствует осаждение из тех же растворов где-либо в породе. Перенос материала из стилолитов в поры или иные пустоты в породе является, таким образом, иллюстрацией принципа Рикке об одновременном растворении в точках давления и переотложении в прилегающих участках с пониженным давлением. По мнению Даннингтона и других, пористость и проницаемость ниже в тех известняках, в которых больше стилолитов. Это наблюдение, по-видимому, подтверждает концепцию растворения, переноса и переосаждения. Вполне возможно, что внутризернистое растворение на контактах зерен обусловливает появление большей части цемента известняков. Как отмечали Рамсден и Даннингтон, подобное растворение и заполнение пор могло вызвать вытеснение большого количества поровых флюидов. Если следовать предположению Даннингтона, существует критическое давление, необходимое, чтобы началось растворение и сталолитообразование, а процессы цементации должны ограничиваться породами, на которые действуют минимальные нагрузки. Подобную цементацию, однако, трудно будет отличить от цементации, вызванной нисходящими движениями метеорных растворов, например, таких, которые приводят к «самоцементации» эолианитовых известняков.

Более трудно распознать и отличить гладкие, не ограниченные поверхности растворения под давлением. Они могли возникнуть при слиянии нескольких близко расположенных стилолитовых швов: в конечном счете может образоваться тонкий глинистый пропласток в известняке — подобный шов трудно отличить от первичного глинистого слойка. Возможно, некоторые неправильные глинистые слойки в волнисто-слоистых и желваковых известняках являются конечным продуктом такого процесса.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: