Алевролиты и лёссы

Несмотря на то что алеврит очень распространен в природе, составляя, например, 60% материала, отложенного в дельте Миссисипи, оказывается, что алевролит менее распространенная порода, чем песчаник или глина. Это объясняется тем, что большая часть алеврита входит в состав глинистых сланцев. Обычно сланцы содержат от 1/3 до 1/2 алеврита, а иногда даже больше. Однако в некоторых геологических разрезах алевролиты встречаются достаточно широко в виде тонких пропластков, перемежающихся с более распространенными глинистыми или аспидными сланцами (рис. 8-14). Алевролиты редко образуют пласты значительной мощности и почти никогда не образуют «формацию». Алеврит определяют как материал диаметром от 1/16 до 1/256 мм (также 0,05—0,005 мм и 0,1—0,01 мм). Алевролит представляет собой затвердевший алеврит. Породы, которые полевые геологи называют алевролитами, состоят на 2/3 или более из частиц алевритовой размерности, обычно диаметром более 0,01 мм. Эти породы раскалываются на пластины, т. е. они образуют твердые, прочные слои (обычно тонкие), которые при выветривании в обнажениях образуют выступающие элементы. Они могут иметь мелкую косую слоистость, различные первичные текстуры течения, главным образом отпечатки желобков и штриховки, ребристо-бороздчатые текстуры и первичные знаки линейности течения. Будучи водонасыщенными, алевриты становятся «текучими», поэтому алевролиты могут проявлять признаки внутрислоевой текучести, например конволютная слоистость. С другой стороны, ассоциирующие глины являются вязкими и не текут. Частицы алевролита, как и зерна песка, чаще угловатые, чем окатанные. Алевролиты сцементированы минеральным цементом, а иногда просто соединены в процессе перекристаллизации глинистыми компонентами осадка.

По составу алевриты и алевролиты занимают промежуточное положение между песчаниками и глинами. Они содержат больше кремнезема, но меньше окиси алюминия, калия и воды по сравнению с глиной, но не настолько богаты кремнеземом, как более зрелые пески (см. табл. 8-4 и 8-12). Алевролиты очень редко (если вообще это возможно) состоят из чистого кварцевого алеврита (по-видимому, ганистер является такой породой). Большинство алевролитов содержат в большом количестве слюду или слюдистые глинистые минералы и хлорит. Могут присутствовать полевые шпаты, но обломки пород практически отсутствуют.

Алевролитовые плитчатые слои девона (особенно так называемая серия Портидж) в штате Нью-Йорк принадлежат к числу наиболее известных примеров таких пород (рис. 8-15).



Особый тип алевритов составляют лёссы. Лёсс представляет собой неуплотненный пористый алеврит обычно темно-желтого цвета (местами серый, желтый, коричневый или красный), характеризуется отсутствием слоистости и замечательной способностью образовывать обрывы. В нем обычно проявляется крупная столбчатая текстура. Лёссы, как правило, богаты известью и вскипают в слабой кислоте.

Лёсс фактически является алевритом. Анализы лёссов из долины верхнего течения реки Миссисипи, проделанные Адденом, показали, что модальный класс составляют частицы диаметром 1/16—1/32 мм (0,06—0,03 мм); на него приходится 60% частиц всех размеров. Материал хорошо отсортирован, песка и глины очень мало. Сообщают, что китайский лёсс имеет средний размер зерна около 0,01 мм, голландский лёсс состоит главным образом из материала размером 0,01—0,05 мм, западноевропейский и канзасский лёсс характеризуется преимущественно размерами 1/16—1/32 мм.

У лёссов Маскатин, в Айове, главным компонентом служит кварц. Другими компонентами являются ортоклаз, плагиоклаз, роговая обманка, иногда биотит и небольшая примесь карбоната и глины, окрашенных окисью железа. Лёссы из Сент-Чарльз, штат Миссури, содержат кварц и полевые шпаты (содержание кварца и полевых шпатов 72:28 или 57:43), а также глинистый минерал (бейделлит). Тяжелые минералы составляют 0,05—0,20% породы и представлены главным образом зелеными и коричневыми роговыми обманками, гранатами, турмалином, цирконом и эпидотом. Лёссы нижнего течения р. Миссисипи имеют аналогичный состав, тяжелые минералы включают амфибол, циркон, гранат, эпидот и непрозрачные компоненты. Существенное сходство тяжелых минералов, содержащихся в лёссах долины Миссисипи и в голландских лёссах с набором тяжелых минералов ледниковых отложений, было отмечено Дугласом. Однако Свинефорд и Фрей показали, что несмотря на большое сходство лёссы из различных мест сильно отличаются по минеральному составу. Они объясняют эти различия разным составом исходных пород.

В табл. 8-12 представлен химический состав нескольких лёссов. Как свидетельствуют данные, лёсс представляет собой окисленный, незрелый алеврит. Большинство лёссов богаты известью, хотя и существуют исключения. Подсчитанное содержание карбоната кальция в 17 образцах лёссов из Западной Европы и Канзаса колебалось от 0,77 до 40,69%.

Лёссы встречаются преимущественно в виде тонких покровных отложений (обычно до 30 м мощностью плейстоценового возраста в центральной Европе (особенно в Нидерландах, ФРГ и ГДР), в долине Миссисипи, на северо-западе Тихоокеанского побережья США, в некоторых районах Китая, в Аргентине и Новой Зеландии. В долине верхнего течения р. Миссисипи некоторые лёссовые отложения залегают вместе с плейстоценовыми ледниковыми слоями. Самые молодые тесно связаны по положению и мощности с крупными водными потоками. Лёсс постепенно и равномерно уменьшается в мощности в восточном направлении от этих потоков. В геологических доплейстоценовых разрезах литифицированные лёссы достоверно не установлены.

Происхождение лёссов обсуждается на протяжении уже 50 лет. Преобладает мнение, что лёсс представляет собой эоловый алеврит, который связан происхождением главным образом с поймами рек. Однако значительная часть мировых лёссов, по видимому, связана с плейстоценовыми ледниками. Некоторые авторы объясняли происхождение лёссов процессами почвообразования и удалением глинистого материала из почвы Рекомендуем ознакомиться с трудами по «проблемам лёсса и, в частности с обзором дискуссий, сделанным Смолли.



Каково же происхождение кварца, имеющего размеры алеврита,, который составляет основную часть современной пыли и алевролитов и является существенной фракцией обычных глинистых сланцев? Этот вопрос кратко рассматривался ранее. Роджерс Крюгер и Kpoг предполагали, что алеврит произошел путем откалывания частиц от более крупных зерен кварца. Эту точку зрения поддерживали когда-то Смолли и Вита-Финци, по мнению которых процесс протекал наиболее эффективно в результате ветровой деятельности в пустыне. Однако эксперименты Кюнена по воссозданию эолового процесса не дают оснований поддерживать эту гипотезу. Вита-Финци и Смолли позже пришли к выводу о том, что большинство алевритов в древних геологических разрезах образовались благодаря ледниковой абразии. Ввиду того что дельты крупных рек сложены главным образом алевритами, очевидно, что ни ветер, ни действие ледников не являются необходимым условием для образования ила. Хотя некоторые алевриты речного происхождения вероятно переотложенные, большинство их возникло в процессе почвообразования.