Морфологические типы слоистости

Морфологические особенности слоев (морфологические типы слоистости) теснейшим образом связаны с их генезисом. Другими словами, именно генезис отложений во многом определяет морфологические особенности образующихся пластов, поэтому при описании основных морфологических типов слоистости мы будем существенное место уделять рассмотрению их генезиса, строения поверхностей напластования, признаков подошвы и кровли пластов. Определение подошвы — кровли в слоистых толщах возможно не всегда, однако при наличии некоторых особенностей строения поверхностей напластования это сделать можно. Следует помнить, что признаки, по которым устанавливаются подошва и кровля слоев, различаются для разных типов слоистости.

Параллельная слоистость. Параллельная слоистость представляет собой чередование слоев, примерно параллельных друг другу и общей поверхности напластования. Она формируется в относительно спокойных обстановках открытых бассейнов (см. рис. 2.3), поэтому мощности отдельных слоев оказываются выдержанными на больших пространствах. Отдельные пласты наращиваются практически сразу по всей поверхности снизу вверх. В параллельнослоистых толщах наиболее часто для определения кровли и подошвы пластов используют следующие особенности их строения:

  • • иероглифы;
  • • характер залегания остатков флоры и фауны, а также следы их

жизнедеятельности;

  • • первичные трещины усыхания;
  • • структуры «твердого дна»',
  • • структуры «мягкого дна».

Иероглифы (гиероглифы) — слепки неровностей кровли нижележащего слоя на подошве вышележащего — представляют собой прихотливо изогнутые, ветвящиеся и амебовидные валики и борозды, а также изометричные бугорки и ямки, т.е. неровности возникают на кровле пласта, а на подошве более молодого пласта наблюдаются их отпечатки, поэтому иногда их называют «негативными иероглифами» (рис. 2.4). Иероглифы могут иметь разное происхождение: одни из них возникают за счет переноса и перераспределения тер-ригенного материала и поэтому именуются механоглифами: текстуры течения, волновые, эоловые, следы волочения водой по дну различных предметов (рис. 2.5) и т.д., а другие (биоглифы) формируются за счет жизнедеятельности животных организмов (ходы, норки, холмики и пр.). Обычно заостренные участки поверхности пласта (хребтики, пики)«смотрят» вверх, а пологие участки (ямки, канавки и пр.) — вниз.

Следы ползания и хождения подводных и наземных животных остаются на кровле пластов, а их выпуклые отпечатки можно обнаружить на подошве перекрывающих слоев.

Негативные иероглифы

Рис. 2.4. Негативные иероглифы

на подошве пласта каменноугольных песчаников. Южный Урал

Параллельные каплевидные негативные механоглифы на подошве слоя алевролитов, находящегося в перевернутом залегании

Рис. 2.5. Параллельные каплевидные негативные механоглифы на подошве слоя алевролитов, находящегося в перевернутом залегании. Широкие части капель ориентированы по направлению волочения. Нижняя пермь. Южный Урал

Характер залегания остатков флоры и фауны. По положению остатков организмов в некоторых случаях возможно определение положения подошвы и кровли пластов. Как правило, выпуклости раковин брахиопод показывают кровлю пласта (рис. 2.6), также спиной вверх обычно расположены панцири трилобитов. При хаотическом расположении остатков раковин определение подошвы слоя невозможно. Кроме того, в качестве признака подошвы — кровли иногда используют отпечатки флоры, но делать это надо с осторожностью, поскольку четких критериев различения верха и низа тут нет, за исключением редких находок пней, заведомо ориентированных в слое вертикально (рис. 2.7).

Остатки деревьев и пней в разрезе (по Р. Шроку, 1950; с изм.)

Рис. 2.7. Остатки деревьев и пней в разрезе (по Р. Шроку, 1950; с изм.)

Первичные трещины. Первичные трещины образуются при временном осушении бассейна {трещины усыхания) или при уплотнении тонкого осадка в процессе литификации (рис. 2.8). Определение подошвы — кровли слоя при наличии вогнутых скорлупок от трещин усыхания достаточно однозначно: выгнутая часть показывает на подошву слоя, загнутые края — на кровлю. При хаотическом же расположении скорлупок определить подошву слоя затруднительно.

Структуры «твердого дна». Структуры «твердого дна», или «Иа^гоипсі», представляют собой бугорчатые «каменистые поверхности на дне морского бассейна, возникающие при остановке карбонатного осадконакопления за счет цементации карбонатных илов» (Е.Ю. Барабошкин и др., 2002). Кровля пласта определяется по максимальному ожелезнению, выходам ходов илоедов, подошва — по обломкам раковин, галькам фосфатизированных меловых остатков и т.д. (рис. 2.9).

Трещины усыхания на поверхности современных глин

Рис. 2.8. Трещины усыхания на поверхности современных глин

Объемная модель строения твердого дна (по Д.П. Найдину и Л.Ф. Копаевич

Рис. 2.9. Объемная модель строения твердого дна (по Д.П. Найдину и Л.Ф. Копаевич,

1988; по Е.Ю. Барабошкину и др., 2002):

А: 1 — норы раков, 2 — поверхность твердого дна, иссверленная камнеточцами, 3 — обломки фосфатизированного мела, иссверленные камнеточцами, 4 — обломки створок иноцерамов, 5 — ожелезнение; Б, В — строение высокозрелого твердого дна разных типов

(вышележащий слой снят)

Структуры «мягкого дна». Структуры «мягкого дна», или «во^гоипд», возникают «при замедлении осадконакопления в бассейнах с терригенной седиментацией (когда карбоната в осадке слишком мало или он вообще отсутствует)» (Е.Ю. Барабошкин и др., 2002). Подошва — кровля пласта при наличии «мягкого дна» определяются хуже, чем для «твердого дна», однако их можно установить по наличию ходов илоедов, имеющих выполнение, отличное от вмещающих пород (рис. 2.10).

Варианты строения современного «мягкого дна» в терригенных отложениях Северного моря (Рейнек, Сингх, 1981; по Е.Ю. Барабошкину и др., 2002)

Рис. 2.10. Варианты строения современного «мягкого дна» в терригенных отложениях Северного моря (Рейнек, Сингх, 1981; по Е.Ю. Барабошкину и др., 2002)

Для определения кровли — подошвы слоев кроме перечисленных используют целый ряд дополнительных признаков, к которым в первую очередь относятся следы гипергенных изменений и воздействий: погребенные почвы, погребенные коры выветривания, а также (значительно реже) следы капель дождя, ударов молний и т.д.

Волнистая слоистость. Волнистая слоистость формируется в прибрежных зонах, в дельтах рек, а также на суше как эоловая, т.е. возникает под воздействием волнения, течений и ветра. К этому же типу относится и линзовидная слоистость. При волнистой слоистости серии слойков внутри пласта имеют выпукло-вогнутую форму, что создает в разрезе картину волны или полуволны, а на поверхностях напластования образуются знаки ряби. Морфологически рябь, образованная ветром или течением, отличается от волновой ряби (рис. 2.11). В двух первых случаях формируются симметричные относительно кровли и подошвы ямки и валики, поэтому определить положение подошвы — кровли пласта трудно. Однако иногда рябь течения имеет сложное ритмичное строение, близкое к градацион-

Эоловая рябь

Направление течения

Рябь, образованная водным течением

Волновая рябь

Рис. 2.11. Механизм формирования знаков ряби на поверхности песков (по Р. Шроку,

1950; с изм.)

ному (см. далее) и выраженное в постепенном уменьшении размерности терригенного материала от подошвы к кровле. В таких случаях определение верха — низа разреза не представляет трудности — тонкий материал образует серповидные в разрезе слойки в кровле пласта. В волновой ряби ямки и хребтики расположены асимметрично относительно подошвы (хребтики острые, ямки пологие), поэтому определить положение подошвы пласта по волновой ряби достаточно просто (рис. 2.12).

Морфология волновых знаков ряби на поверхности песков (по Р. Шроку, 1950; с изм.). Хребтики расположены на кровле пласта, их слепки — на подошве

Рис. 2.12. Морфология волновых знаков ряби на поверхности песков (по Р. Шроку, 1950; с изм.). Хребтики расположены на кровле пласта, их слепки — на подошве

Косая слоистость. Косая слоистость бывает дельтовой и эоловой. Она состоит из волнистых серий, в которых слойки расположены под некоторым углом по отношению к кровле и подошве пластов (рис. 2.13). Механизм ее формирования в разных условиях примерно одинаков. Под действием течения или ветра отдельные слойки

> 'т у- 4

Ж >? > '«•Т * "

У Л «V АМС ' - -3

Рис. 2.13. Косослоистые красноцветные песчаники. Аризона, США. Косослоистые пачки срезаны вышележащими слоями. Фото С.А. Зимина

накапливаются наклонно с «подветренной» стороны на «склоне» высотой, равной мощности пласта, и пласт наращивается не сразу по всей поверхности снизу вверх, а постепенно по простиранию (рис. 2.14). При этом угол наклона слойков максимален в середине и постепенно уменьшается к подошве и кровле пласта, а поверхность слойков асимптотически приближается к общей поверхности пласта.

Очень часто интенсивное течение частично размывает только что отложенный слой, а следующий слой ложится на его размытую поверхность (см. рис. 2.14, линия X — У), на срезанные наклонные слойки. Тогда появляется возможность определить положение подошвы — кровли пласта: со стороны подошвы слойки будут постепенно выполаживаться к общей поверхности, а со стороны кровли — тупо упираться в подошву следующей серии слойков (рис. 2.15).

По хорошо выдержанной на большой площади косой слоистости можно достаточно уверенно определять направление сноса обломочного материала, однако часто, особенно в условиях больших дельт с постоянно меняющимися направлениями течений, такая задача может оказаться неразрешимой, поскольку косая слоистость станет хаотичной, разнонаправленной.

Модель формирования косой слоистости (по Р. Шроку, 1950; с изм.)

Рис. 2.14. Модель формирования косой слоистости (по Р. Шроку, 1950; с изм.):

Нс — нижележащий слой; Вс — вышележащий слой; Кс — косослоистый пласт; 7—2—3—4 — поверхность косого слойка; ХУ — поверхность будущего размыва

Дельтовая косая слоистость в песчаниках юры. Северный Кавказ. Косые слойки срезаны параллельными слойками. Фото А.М. Никишина

Рис. 2.15. Дельтовая косая слоистость в песчаниках юры. Северный Кавказ. Косые слойки срезаны параллельными слойками. Фото А.М. Никишина

Градационная (турбидитная) слоистость. Градационная слоистость образуется при циклическом сходе мутьевых потоков по континентальному склону. Она формирует мощные толщи флиша, т.е. ритмичного переслаивания разнозернистых терригенных пород с четкой сортировкой обломочного материала внутри слоя: крупнозернистый материал располагается у подошвы слоя, тонкозернистый — в кровле (рис. 2.16). Обычно это более или менее параллельная слоистость, но иногда градационная слоистость бывает и непараллельной, хотя четкая сортировка обломочного материала внутри слоя сохраняется.

Аргиллиты и алевролиты

? • » •» • ф

I*. • « ••• •• *.*•••

  • • ' * • ***••• •• т л 0
  • • •••• ••• * • • « », » • • • . • •
  • 1г1-1

Песчаники

Мелкозернистые песчаники

Грубозернистые песчаники Аргиллиты

Рис. 2.16. Модель градационной слоистости (по Р. Шроку, 1950; с изм.)

Нижние части полных ритмов, как правило, сложены песчаниками, средние — алевролитами, а верхние — аргиллитами. Строение ритмов может сильно различаться по разрезу толщи (рис. 2.17). Полные трехчленные ритмы образуются далеко не всегда, часто ритмы бывают двухчленными: песчаники — алевролиты; алевролиты — аргиллиты и т.д. Так же сильно могут различаться и мощности ритмов.

Подводно-оползневая слоистость. Подводно-оползневая слоистость формируется при подводном оползании слабо консолидированного материала (рис. 2.18). Ее отличительный признак — сложно закрученные мелкие складки отдельных слоев, линзовидное строение отдельных слойков, слабая сортировка материала. Определение подошвы — кровли пласта при подводно-оползневой слоистости — дело очень сложное, редко реализуемое. Вместе с тем иногда верхняя часть пачки слабо литифицированных пластов с подводно-оползневыми складками бывает срезана следующим оползающим пластом, тогда его подошва опознается по утыканию в нее срезанных закрученных слоев и слойков нижележащей пачки.

Конволютная слоистость. Конволютная слоистость возникает за счет турбулентного течения в слабо литифицированных осадках, движущихся по пологим склонам. В отличие от подводно-оползневых складок деформируются только слойки внутри слоя, а не весь слой (рис. 2.19). Поскольку пласты с конволютной слоистостью слабо литифицированы, они часто размываются и следующий пласт ложится на срезанные складочки слойков, что позволяет легко определять положение его подошвы — кровли. Обычно конволютные складки обладают асимметрией — они наклонены в сторону сползания материала.

с_з Рис. 2.17. Ритмичная слоистость в терригенных толщах среднего карбона. Южный Урал. В нижней части снимка (светлый фототон) видна верхняя часть ритма — алевролиты; выше с резким контактом ложится маломощный ритм — от грубозернистых до мелкозернистых песчаников; еще выше лежит более мощный ритм — от гравелистых

песчаников в основании до алевролитов в верхней части

Подводно-оползневые складки в известняках нижнего карбона. Южный Урал

Рис. 2.18. Подводно-оползневые складки в известняках нижнего карбона. Южный Урал

с^> Рис. 2.19. Конволютные складки в кремнистых алевролитах нижнего карбона.

Южный Урал. Фото Н.В. Правиковой

Контрольные вопросы

  • 1. Почему ракушки остаются лежать на дне выпуклостью вверх?
  • 2. В каком веке был открыт закон Стено?
  • 3. Какой общефизический закон обеспечивает выполнение закона Стено?
  • 4. Чем отличается подводно-оползневая слоистость от конволютной?
  • 5. Вы наблюдаете достаточно мощный слой, в котором снизу вверх алевролиты сменяются сначала мелко-, потом средне-, затем крупнозернистыми песчаниками, но на поверхности последних есть иероглифы, указывающие на то, что это кровля слоя. Чему верить?
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >