Оолиты, сферолиты и пелоиды
Во многих осадочных породах содержатся мелкие сферические тела различного минерального состава, обладающие изменчивым внутренним строением. К ним относятся оолиты (также называемые ооидами и овулитами), пизолиты, псевдооолиты и пелоиды, спастолиты и сферолиты.
Оолиты и пизолиты. Если порода в основном сложена оолита ми, то ее структура называется оолитовой. Оолиты представляют собой мелкие сферические и полусферические тела нарастания диаметром oт 0,25 до 2,0 мм, наиболее характерный размер от 0,5 до 1,0 мм. Если диаметр оолитов превышает 2,0 мм, то они называются пизолитами. Хотя оолиты, как правило, сферической формы, некоторые бывают уплощенной эллипсоидной формы. Однако в одной конкретной породе оолиты удивительно выдержаны по форме и размеру.
Оолиты давно привлекали внимание петрографов и им посвящена обширная литература. Предлагаем читателю ознакомиться с некоторыми работами, рассматривающими вопрос в общем виде, а также с бесчисленным количеством статей, посвященных современным и древним оолитовым отложениям, подобных тем, что известны на Багамских островах, а также статьям по вопросам терминологии.
Термин оолит применялся как к мелким конкрециям, описанным выше, так и к породам, состоящим из подобных тел. Некоторые авторы во избежание недоразумений применяют термин оолит (в транскрипции oolite) только к породе, а для обозначения сферических стяжений используют созвучный ему термин, но отличающийся по написанию (oolith). Однако суффикс — Iith используется некоторыми петрографами для обозначения породы, например, biolith (биолит) или кальклитит (calclithite). Следовательно, термин oolith тоже является неоднозначным. Термины ооид (в двух написаниях: ooid и ooide) и овулит также получили распространение. Твенхофел попытался избежать неоднозначности термина, сохранив название оолит только за микроконкрециями и применив прилагательное оолитовый к породам, например, оолитовый кремень, оолитовый известняк и т. д., в результате чего образовались достаточно четкие понятия.
Кароцци различает оолиты и поверхностные оолиты (минеральные зерна или органические обломки, покрытые одним концентрическим слоем). Если различаются два слоя или больше, такое образование считается истинным оолитом. Поверхностные оолиты легко спутать с кальцитовыми зернами, имеющими плотную микритовую оболочку, образующуюся в результате краевой микритизации первоначального зерна, а не при химическом отложении дополнительного слоя.
Ложные оолиты или псевдоолиты бесструктурны. Они могут представлять собой фекальные комочки или разрушенные оолиты, первичное строение которых изменено в процессе микритизации. Может быть, часть из них является хорошо окатанными обломками микритовых известняков. Такие формы неясного происхождения предлагается называть пелоидами. Вероятно, это хороший выход из положения, если происхождение тел вызывает сомнения.
В шлифах оолиты имеют концентрическое и радиальное строение или то и другое одновременно (рис. 3-45). Оолиты, по-видимому, растут от центра к краям. Во многих из них рост происходит вокруг ядра, сложенного кварцевой песчинкой или мелким обломком раковины. В других оолитах ядро не различается, либо потому что плоскость шлифа через него не проходит, либо поскольку его нет. В некоторых ооидах закономерное концентрическое строение прерывается в результате дробления или распада первоначально образованного стяжения, за которым следует новый этап роста. В результате наблюдается «несовпадение» внешних концентрических оболочек и концентров внутреннего ядра. В некоторых ооидах наблюдаются оболочки или прослои, сложенные неориентированным криптокристаллическим арагонитом. Изредка оолиты обнаруживают сложное строение и характеризуются несколькими центрами нарастания.
Спастолитами называются деформированные ооиды. Некоторые ооиды, в особенности сложенные шамозитом, бывают тесно спрессованы, изогнуты или деформированы. Большинство из них массивные в центральной части, уплощенные и заостренные на концах («веретенообразные», delphinformig). Деформация ооидов объясняется тем, что в момент захоронения они бывают в размягченном состоянии и, следовательно, деформация свидетельствует в пользу первичного происхождения этих шамозитовых стяжений. Даже в некоторых кальцитовых ооидах заметны признаки синседиментационной деформации. Конечно, ооиды могут сплющиваться и растягиваться под действием тектонических сил, деформирующих породу и все ее составные элементы. Описаны необычные деформированные ооиды, у которых заметны дуговые отростки, соединяющие ооиды друг с другом. Происхождение подобных цепей из соединенных ооидов остается неясным. Возможно, они более характерны для некарбонатных ооидов, хотя ооиды подобного типа установлены и в известняках.
Оолитовое строение породы может частично или полностью исчезать в процессе диагенеза. Процесс перекристаллизации оолитовых пород приводит к образованию крупнокристаллической гранобластовой структуры, в которой могут сохраниться неясные контуры, отвечающие первоначальному концентрическому строению. Обычно это происходит с ооидами, сложенными первичным арагонитом, который перекристаллизуется в кальцит. В редких случаях внутренность оолита превращается в единый кристалл кальцита, замещающий ооид нацело. В других случаях ооид превращается в плотный микрокристаллический карбонат (микрит) и полностью теряет концентрическое строение. Подобные оолиты легко спутать со сгустками микрозернистого кальцита и обломками микритового известняка. Одной из интересных диагенетических модификаций оолитов является разновидность, образованная при частичном или полном растворении ооида, с образованием пустоты, которая впоследствии заполняется направленным внутрь нарастанием кристаллического материала. В редких случаях образуются оолиты, сложенные двумя «полумесяцами», нижняя часть которой состоит из плотного микритового вещества, а верхняя представляет собой грубокристаллическую шпатовидную мозаику кальцита. Иные диагенетические преобразования ооидов связаны с замещением первоначального стяжения другим по составу веществом, например кварцем, в карбонатных оолитах. Наиболее характерно проявление доломитизации. Доломит образует ромбические кристаллы, вкрапления различных размеров в теле оолита. Ромбоэдры доломита пересекают концентрическое строение оолита и отдельные кристаллы могут выходить за пределы стяжения.
Современные оолиты в основном сложены арагонитом, хотя некоторые из них переходят в кальцит непосредственно на месте отложения осадка. Переход, отмеченный выше, может привести к потере характерного строения и превращению оолита в плотное микритовое образование или, в других случаях, в грубозернистую кальцитовую мозаику. Часто оолитовое строение превращается в радиальную текстуру, которая характерна для подавляющего большинства древних оолитовых известняков. В скрещенных николях как кальцитовые, так и арагонитовые оолиты образуют темный крест, псевдоинтерференционную фигуру одноосного кристалла, у арагонитовых оолитов она объясняется тангенциальной ориентировкой иголочек минерала а в кальцитовых оолитах — волокнистым строением кальцита,
«Ископаемые» оолиты могут быть кремнистые, доломитовые, гематитовые, пиритовые и т. д. Некоторые из них представляют собой замещения карбонатных оолитов, остальные выпали в осадок химическим путем. Как упоминалось выше, типичным замещающим минералом является доломит. Кремнезем тоже развивается по карбонатным оолитам иногда перед доломитизацией или после нее. Доказательством вторичного происхождения кремнистых оолитов служат кремнистые псевдоморфозы по ромбоэдрам доломита, вторичное нарастание кварцевых ядер оолитов с тонкой каемкой карбонатных включений на границе раздела между обломочными зернами и кварцевая корочка, указывающая на захват карбонатного матрикса во время нарастания. Косвенным подтверждением являются четкое замещение оолитов регенерационными каемками кварцевых зерен (рис. 3-46) и «гибридные» оолиты, сложенные частично карбонатом и частично кремнем; граница между ними (рис. 3-47) сечет первичное концентрическое строение. Диагенетические преобразования некоторых кремнистых оолитов чрезвычайно сложные.
He все некарбонатные оолиты образуются в результате замещения. Хотя процесс образования таких оолитов сейчас в природе не наблюдается, петрографические данные указывают на первичный характер происхождения оолитовых фосфоритов и шамозитовых железных руд.
Для объяснения происхождения оолитов и пизолитов были предложены различные теоретические концепции. По одним представлениям в их образовании обязательно прямое или косвенное участие организмов, особенно водорослей; по другим — требуется участие гелей. Теоретические представления допускают, что пизолиты образуются в результате замещения обломочного материала, не имеющего оолитового строения. Некоторые крупные тела концентрического строения совершенно явно относятся к «водорослевым пизолитам» типа онколитов (рис. 3-48), другие, подобные тем, что встречаются в пизолитовых бокситах или железистых латеритах, могут представлять собой продукты замещения материалов, не имеющих оолитового строения. Однако большинство карбонатных оолитов, как и множество некарбонатных, являются результатом непосредственного химического осаждения растворенных материалов вокруг ядра в движущейся водной среде. Тесная связь оолитов с зернами обломочного кварца, косослоистый характер многих оолитовых известняков и сортировка этих отложений указывают на их накопление в движущейся среде. Иллинг, составивший хорошую сводку по проблеме происхождения карбонатных оолитов, пришел к выводу, что оолитовые пески на Багамских островах образуются только в тех участках, где осадок подвергается воздействию сильного приливного течения, и оолиты образуются там, где прохладные воды океана, набегая на мелководье, достаточно прогреваются и становятся заметно пересыщенными карбонатом кальция. Ни водоросли, ни другие организмы в образовании оолитов не участвуют, а разновидность сверлящих водорослей может способствовать разрушению оолитов, если они попадают в «мертвую» зону, т. е. обстановку, в которой нет движущихся вод. Наблюдения и выводы Иллинга получили дальнейшее подтверждение в работах других авторов.
Несмотря на единое мнение, что оолиты образуются в результате осаждения из растворов в подвижной среде на мелководье, известны исключения и наблюдения, противоречащие общепринятым представлениям. Например, Фримен описал сгустки нарастания как слои, растущие от центра, которые он назвал оолитами. Эти образования несколько неправильной формы, в отличие от настоящих сферических и отполированных оолитов, обнаруживают признаки асимметричного нарастания и встречены на мелководье в районе лагуны Мадре, штат Техас, США. В некоторых оолитовых известняках ооиды размещаются в микрокристаллическом матриксе, который по своему происхождению несовместим с высокоэнергетической средой, необходимой для роста оолитов.
Сферолиты. Термин сферолит применяется к любому сферическому телу, обладающему радиальным строением. Некоторые конкреционные тела представляют собой сферолиты. Многие оолиты также можно назвать сферолитами, но, как упоминалось выше, вероятно, такое радиальное строение имеет вторичный характер. В настоящей работе термин сферолит сохраняется за такими мелкими субсферическими телами с радиальным строением, которые образовались in situ. Они чем-то похожи на сферолитовые тела, которые образуются при разложении вулканического стекла и встречаются в определенных сферолитовых лавах. Например, в известняках образуются сферолиты халцедона и кальцита. Сферолиты этого типа, в отличие от оолитов, характеризуются несколько неровной поверхностью. Более того, если центры роста таких тел располагаются достаточно близко, происходит их взаимное прорастание. При широком развитии взаимного прорастания растущие сферолиты превращаются в тесно упакованные многогранники. Оолиты могут дробиться, а осколки образуют ядра новых оолитов, что, по-видимому, невозможно при образовании сферолитов. Некоторые из так называемых «многогранных пизолитов» могут оказаться синседиментационньши сферолитовыми телами.