Конкреции в глинистых сланцах » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Конкреции в глинистых сланцах

31.07.2021

Сотни примеров глинистых сланцев, содержащих карбонатные конкреции, можно привести из мировой геологической литературы. Конкреции особенно характерны для тонкоплитчатых черных глинистых сланцев. Их форма обычно сферическая или овальная, и они часто слегка уплощены параллельно напластованию. По размеру они изменяются от нескольких сантиметров до 8 м. Многие содержат ископаемые остатки в ядре, чаще всего рыб или аммонитов. Слоистость глинистых сланцев «обтекает» конкрецию, огибая ее снизу и сверху.

Конкреции обычно состоят из карбоната кальция, главным образом кальцита; другие представлены сидеритовыми глинистыми железняками, а некоторые — явно марганценосные. Некоторые карбонатные конкреции имеют специфическое внутреннее строение. Конкреции с сеткой жил являются септариевыми желваками. Конкреции «конус в конусе» формируют другой класс. Как септариевая, так и конкреция с текстурой «конус в конусе» описаны ниже.

Широко известными примерами являются карбонатные конкреции, содержащие остатки рыб, в темных меловых сланцах долины р. Магдалена в Колумбии, карбонатные конкреции сланцев Огайо (девон) в одноименном штате США, которые местами также содержат ископаемые остатки рыб, конкреции (некоторые с заметным содержанием марганца) в сланцах Пирр (мел) в Южной Дакоте, кембрийские конкреции Южного Уэльса и лейасовые конкреции в Дорсете, описанные Рейсуэллом.

Возраст этих конкреций относительно времени отложения осадков спорный. Предлагавшиеся критерии определения возраста сомнительны. Во многих конкрециях наблюдается осадочная слоистость. Слоистость по основной оси — горизонтальная и представляет единое целое со слоистостью вмещающих глинистых сланцев, тогда как слоистость в периферийных участках конкреций отклоняется от главной оси (рис. 12-4). Непрерывность слоистости показывает, что конкреция развивалась после накопления вмещающих глинистых сланцев, тогда как отклонение слоистости указывает на продолжающийся рост, последовавший за частичным уплотнением вмещающих сланцев. Очевидно, что это относится к диагенетическому, а не эпигенетическому периоду. Наблюдения Уикса над целыми, ненарушенными ископаемыми остатками рыб в конкрециях свидетельствует в пользу мнения, что рост предшествовал уплотнению. Искривление слоистости глинистых сланцев вокруг конкреций является, следовательно, функцией уплотнения, а не результатом роста конкреции.

Наблюдение Рейсуэлла говорящее о том, что содержание карбоната в центральной части конкреции выше, чем в периферийной (рис. 12-5), легко объяснить, если предположить, что карбонат был отложен в порах осадка и, таким образом, содержание его в конкреции связано с пористостью вмещающего осадка. Если это так, то аналитические данные дают возможность предположить, что рост конкреций продолжался непрерывно и в процессе уплотнения. В пользу этого вывода свидетельствует отклонение слоистости.

Если принять за основу это предположение, то первоначальная пористость вмещающего осадка была высокой: в некоторых случаях 85%. Такая высокая пористость отмечена в верхних 5 м современных тонкозернистых глинистых осадков. Следовательно, конкреции сформировались на ранних этапах вблизи поверхности осадка. Конкреции, характеризующиеся меньшей пористостью в центральной части, предположительно сформировались на стадии позднего диагенеза, возможно, одновременно с более удаленными от центра частями других конкреций, чей рост начался раньше. Ранний рост конкреций на таких небольших глубинах делает реальной возможность того, что в процессе подводной эрозии может произойти вымывание этих тел; по-видимому, это явление действительно имеет место в некоторых случаях.

Проблема роста конкреций, рассмотренная на примере известковых желваков в глинистых сланцах, относится также в той или иной степени к конкрециям в алевролитах и песчаниках. Форма единичного конкреционного тела является отражением анизотропной проницаемости вмещающей породы. Песчаник имеет почти изотропную проницаемость; отсюда следует, что известковые конкреции в этой породе почти сферические, а конкреции в глинистых сланцах уплощены, при этом размер по вертикальной оси составляет не более половины такового по горизонтальной оси. Округлая форма сечения конкреции в плоскости слоистости свидетельствует об однородной проницаемости вдоль плоскости напластования; исключение составляют вытянутые и ориентированные конкреции Колтона. В одной и той же толще осадков более древние конкреции сферической формы встречаются чаще, чем более молодые конкреции.

Возникает также вопрос, росли ли конкреции в замкнутой системе, получая весь материал из вмещающего осадка? Или они были сформированы в открытой системе, что предполагает обмен между поровой и морской водой, расположенной выше. Высокая первоначальная пористость, указывающая на рост конкреций в непосредственной близости к поверхности раздела осадок — вода, предполагает возможность взаимообмена вод. Низкая первоначальная пористость позволяет предположить обратное. Минеральный состав может также определяться условиями роста. Бернер считал, что развитие пирита по периферии конкреций означает появление ионов сульфатов, возможное только в результате диффузии из морской воды. С другой стороны, для сидерита требуется более высокое давление СО2, чем то, которое наблюдается в обычной морской воде, и, следовательно, это означает закрытую систему. Чтобы установить разницу между закрытой и открытой системами, было использовано, также содержание Sr2+. Для более детального ознакомления с этими и связанными с ними проблемами роста конкреций отсылаем к обширному исследованию Рейсуэлла и к работам, посвященным этим вопросам, Бернера и Сейболда.

Изотопный анализ, в частности отношение 13С/12С в конкрециях, предположительно сформировавшихся в замкнутой системе, позволяет использовать его при интерпретации древних условий осадконакопления. Применяя этот метод к сидеритовым конкрециям пенсильванского возраста, Вебер, Уильямс и Кейт смогли выделить морские, солоноватоводные и пресноводные глинистые сланцы.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: