Классификация известняков

Поскольку известняки имеют полигенетическую природу, их трудно классифицировать. Определяющие параметры должны быть легко наблюдаемы и иметь генетическое значение, но из-за полигенетической природы известняков трудно найти набор параметров, который подходил бы всем известнякам. В этом отношении классификация известняков более запутанная и сложная, чем песчаников, которые образуют однородный класс пород.

Одним из первых значение классификации известняков понял Грабау. Он предложил рациональную схему и номенклатуру. Некоторые положения мы используем и сейчас (калькаренит, например, — один из терминов, предложенных Грабау). Значительной вехой в решении этой проблемы явилась работа Фолка, опубликованная в 1959 г. Вслед за Фолком, а также благодаря вновь пробудившемуся интересу к карбонатным породам появилось множество публикаций по этому вопросу. Это статьи Вульфа, Брамкампа и Пауэрса, Мамета и Хэма. Статьи Хэма и Прея, Фердэя и других, Плампли и других, Данхэма, Пауэрса, Нельсона и других, Фолка, Лейтона и Пендекстера, Имбри и Пурди в том или ином аспекте затрагивают проблему классификации. Мы отсылаем к этим работам, а также к тем, которые появились недавно.

Классификация карбонатных пород, подобно классификации всех других пород, имеет генетическую основу. Частично карбонаты представлены породами, компоненты которых механически распределяются в структуре, т. е. отлагаются волнами и течениями. К ним относятся известковый гравий, известковый песок и некоторые известковые илы. В отличие от некарбонатных разностей, эти породы, хотя и имеют текстуру, подобную обычным кластическим осадкам, не являются обломочными продуктами эрозии континентальных участков суши. Напротив, обломки, из которых они состоят, образовались внутри бассейнов, где происходила их аккумуляция. Поэтому они являются в известном смысле внутриформационными, а определенно — внутрибассейновыми отложениями. Хотя детрит в основном имеет кластическое происхождение (разбитые куски рифовых пород, обломки и осколки раковин), часть его не является обломками и имеет биохимическое или химическое происхождение. Многие известковые пески содержат целые фораминиферовые раковины, другие частично или целиком состоят из оолитов. Эти компоненты, подобно обломочным составляющим, отсортированы и отложены течениями и имеют структуры и текстуры обычных пластических пород. По этой причине эти механически отложенные известняки выделяются в отдельную группу, несмотря на то что в строгом смысле они не являются целиком кластическими. Хотя и следует проводить тщательное различие между типами материала, обнаруженного в этих калькаренитах, создание номенклатуры, позволяющей различать пластические, детритовые, обломочные и механические осадки, необязательно. Поскольку этот материал подвергался переносу и переотложению, эти известняки названы аллохтонными (бескорневыми).

Вторая большая группа известняков образовалась in situ путем осаждения материала, отложенного органическим или химическим путем. Эти породы не подвергались переносу течениями и переотложению. Поэтому, в отличие от материала, отложенного течениями, они неотсортированы и неслоисты. Ho местами они могут иметь грубую стратификацию и в некоторых случаях хорошо определяемую строматолитовую слоистость или слоистость роста. В процессе осадконакопления эти известняки частично были консолидированы и могли образовывать устойчивые к действию волн массивы или рифы. В других случаях накапливающиеся известковые карбонаты не были в такой степени консолидированы. Эти известняки, которые растут на месте, были названы аккреционными, или автохтонными известняками. Биохимические отложения холмообразной формы, включая рифы, являются биогермами; сходные отложения, но более слоистые, образуют биостромы. He все автохтонные известняки представляют собой биохимические скопления. На месте образуются также такие редкие отложения, как травертин, каличе, карбонатный туф. Они представляют собой чисто химические осадки пересыщенных растворов, а также продукты локального осаждения в источниках, озерах или почвенном разрезе. Кроме того, даже в автохтонных известняках, богатых скелетным материалом, могут быть карманы механически отложенных карбонатов, наряду со значительными объемами материала, непосредственно осажденного из морской воды без каких-либо видимых биологических факторов.

Обычно легко провести различие между этими двумя классами известняков. Ho это не всегда так. Критерии различия между ними связаны с сортированностью, наличием текстур течения, со способом сочленения скелетных материалов и с составом и размерами некарбонатных обломков (табл. 10-6). Очень трудно, если вообще возможно, провести границу в случае с известковыми илами.

Любая известняковая формация может состоять из этих двух основных типов. Маастрихтские известняки, например, состоят из ритмического переслаивания криноидных, коралловых и мшанковых известняков. Первые подвергались переносу, остальные местного происхождения. Толща Конокохич (кембрий) в Мэриленде представляет собой переслаивание детритового известняка (калькарениты и кальцилютиты) и строматолитового или водорослевого известняков, образовавшихся на месте.

Любые из вышеописанных известняков, как отложенные механическим путем, так и преобразовавшиеся на месте, могут подвергнуться значительным изменениям при перекристаллизации или замещении, в результате чего становятся нечеткими и стираются первоначальные текстуры и структуры, а также может сильно измениться минеральный состав породы. Эти породы, включая доломит, образуют третий основной класс карбонатных пород. Доломит, конечно, не является единственным замещающим материалом. Известняки могут быть замещены кремнеземом, фосфатами, гематитом и т. д. Подобные замещенные породы трудно отличимы от этих же материалов, осажденных первично.

В аллохтонных или перенесенных карбонатах проявляется такая же связь между каркасом и цементом, как и в обычных песчаниках. Они по существу, являются карбонатными песками, калькаренитами, по Грабау. Их классификация может быть составлена теми же способами, что и классификация песчаников (рис. 10-23). Эти способы классификации основаны на учете природы и пропорций элементов каркаса и на характере и пропорциях цемента и (или) материала матрикса.

Беглое изучение отдельных калькаренитов (карбонатных «песчаников») показывает, что они состоят из зерен скелетного материала песчаной размерности, ооидов (или пизолитов) и «лититовых» частиц (тонкозернистых агрегатов). Они могут быть сложены тонким карбонатным илом органического происхождения (фекальные пеллеты), также могут быть представлены разрушенными, слабо литифицированными обломками карбонатных илов (интракласты). Ho происхождение частиц сходной природы может быть также объяснено процессами разрушения скелетного или оолитового материала. Подобные «микритизированные» зерна трудно отличить от зерен, возникших в результате агградационных процессов. Фолк считал, что можно выделить четыре основных группы (интракласты, пеллеты, элементы скелета и ооиды), и на различии между ними основал свою классификацию. В совокупности он назвал их аллохемы. Неопределенность, возникшую при невозможности установления различий, можно устранить, назвав все мелкие округлые микритовые зерна пелоидами. При сокращении основных групп до трех (ооиды, скелетные материалы и пелоиды), состав любого карбонатного песка может быть представлен точкой внутри треугольника, и классификация калькаренитов может быть выполнена на соответствующей треугольной диаграмме (см. рис. 10-23).

Элементы каркаса могут быть сцементированы осажденным кальцитовым цементом («шпатом») или внедрены в тонкозернистый карбонатный матрикс (микрит, по Фолку). Эти альтернативы аналогичны обычным песчаникам, либо сцементированным осажденным минеральным цементом, либо характеризуемым тонкозернистым, алевритово-глинистым матриксом (граувакки). В некоторых случаях объем матрикса превышает объем элементов каркаса или аллохем, которые выглядят «плавающими» в микритовой массе. Используя эту концепцию, Фолк построил свою классификацию (табл. 10-7), основанную на учете типа и пропорций аллохем (вертикальная ось) и отношении кальцитового цемента к матриксу (горизонтальная ось). Фолк выделил два других семейства карбонатов — автохтонные биогермные отложения и диагенетические, или эпигенетические, доломиты. Первые не были подразделены; последние подразделялись на два больших класса: унаследовавшие структуру породы, из которой они произошли, и потерявшие все следы своего происхождения.

В своей классификационной схеме Фолк развил номенклатуру до подклассов. В большинстве случаев смысл терминов заключен в их написании, хотя в некоторых случаях термины сокращались с целью краткости. Каждый термин является составным. Приставка указывает на природу аллохем, корень — на природу цемента или матрикса, а суффикс — на структуру или размерность зерен. Например, биоспаррудит указывает на скелетные или раковинные аллохемы, сцементированные яснокристаллическим или осажденным кристаллическим кальцитовым цементом и имеющие крупнозернистую структуру — другими словами, ракушечник. Эквивалентом для обломочной части, имеющей песчаную размерность, будет биоспарренит (сокращенно биоспарит) или, иными словами, биокалькаренит — обломочный песок с кристаллическим кальцитовым цементом (см. табл. 10-7). Внимательное изучение последних публикаций показывает, что номенклатура Фолка получила широкое признание и, следовательно, отвечает требованиям времени Многие другие классификации являются либо незначительной модификацией схемы Фолка, либо основаны на том же самом принципе. Данхэм сделал акцент на структуре осадков и выделил пять основных типов (табл. 10-8). Его терминология также нашла отражение в литературе.

В данной книге мы не стремимся жестко придерживаться какой-либо определенной схемы. Обычно желательно установить различие между отдельными типами аллохем и различие между яснокристаллическим и микритовым типами цемента. В этом случае мы придерживаемся терминологии Фолка. Ho для установления различия между элементами каркаса, являющегося либо зернистым, либо связанным с ростом органики и сопутствующей цементацией, либо с несортированными известковыми илами с рассеянными в них обломочными элементами, — лучше использовать терминологию Данхэма.