Внутреннее строение осадочных и осадочно-вулканогенных формационных залежей

Для характеристики парагенезисов горных пород тип строения толщи — не менее важный диагностический признак, нежели ее состав. Оценивая строение парагенезисов (ассоциаций пород), удается выяснить многообразие типов осадочных и осадочно-вулканогенных серий, а также магматических комплексов близких по минеральному составу. Наиболее выразителен тип строения у флишевых серий: многократное правильное чередование наборов пород, составляющих флишевый ритм (многослой, по Н.Б. Вассоевичу). Один полный ритм составляет т. н. элементарную ячейку парагенезиса (термин В.И. Драгунова). Повторение ритма (элементарной ячейки – «набора» пород) в разрезе создает формацию. Очень типична ритмичность угленосных серий с повторяемостью ограниченного набора типов пород, ритмичность карбонатных толщ и т.д.

Поиски закономерности в повторяемости слоев по разрезу приводят исследователя к проблеме анализа внутренней структуры (сложения) толщи. Она становится особенно актуальной, когда решается вопрос о положении в разрезе пород, являющихся полезным ископаемым. Впервые геологи-угольщики стали обращать внимание на строение угленосных толщ, устанавливать ритмичность (цикличность), выявлять типы циклов (полные, неполные и т.д.), характеризовать контакты между слоями, выделять толщи с выдержанными и невыдержанными слоями и т. д. При оценке перспектив территорий на месторождениях изучается строение соленосных толщ, железорудных серий и др. Важно изучение внутреннего строения зональных и расслоенных интрузивных массивов, заключающих скопления ценных рудных минералов.

Внутреннее строение тел геологических формаций наиболее полно изучено для осадочных серий, на примере которых можно рассмотреть приемы исследования сложения формаций. Усилия геологов направлены преимущественно, на анализ ритмичности, на основе которой удается осуществлять стратиграфическую корреляцию отложений; ритмичность также помогает проанализировать историю тектонических движений и понять общую направленность осадочного процесса. Вполне определенное место в ритмах занимают горизонты с полезными ископаемыми.

Установление ритмичности в разрезе осадочных серий позволяет увидеть в них элемент упорядоченности. Ритмичность создает «каркас», которому подчинена внутренняя структура формации. Чем более четко выражена ритмичность в строении разреза, тем более «жестким» является этот «каркас», и более высокой степенью упорядоченности характеризуется структура формации. По степени и типам ритмичности (жесткости каркасной структуры) формации выстраиваются в непрерывный ряд от полностью неритмичных, обладающих неупорядоченным строением, к грубо-, крупно-, средне-, мелко- и тонкоритмичным. Наиболее упорядоченно строение мелко- и тонкоритмичных флишевых формаций, которые в некотором отношении по типу внутренней структуры приближаются к кристаллическому веществу в отличие от «аморфных» неритмичных формаций.

Проблема типизации внутреннего строения формаций требует дальнейшей разработки. Обсуждаются принципы выделения типов структур формаций, неясен масштаб необходимых и достаточных изменений в структуре одинаковых парагенетических ассоциаций, обеспечивающих их обособление как разных формаций.

При разработке вопросов, внутренней структуры геологических формаций необходимо опираться на имеющиеся достижения петрографии, на известные представления о структурах и текстурах горных пород /26/. Термином «структура» росийские петрографы обозначают размерность и форму частиц (зерен), слагающих породу, а термином «текстура»— взаимное расположение минеральных зерен друг относительно друга. Вместе структура и текстура характеризуют строение породы.

Что является минеральным зерном на формационном уровне анализа вещества земной коры? Если горная порода состоит из минеральных выделений (зерен, сростков кристаллов, стекловатой массы аморфного вещества, обломков и др.), то осадочная геологическая формация образована слоями, линзами, желваками горных пород. Слои группируются в элементарные ритмы, парагенезисы, которыми составлено тело всей формации. Будет правильным считать, что на уровне геологических формаций в качестве минеральных зерен выступают слои горных пород.

Опираясь на существующие в петрографии представления, следует под структурой осадочной формации подразумевать форму выделения (слой, линза, желвак и др.) и мощность слоев горных пород, слагающих формацию; под текстурой формации — характер взаимоотношения слоев горных пород. В совокупности эти показатели дают строение (сложение) формации.

Учитывая, что термины «структура» и «текстура» по отношению к горным породам не всеми исследователями понимаются однозначно; вероятно, в учении о геологических формациях возможно ограничиться терминами «строение, сложение», понимая под этим величину мощности отдельных слоев горных пород, соотношение мощностей слоев, характер распределения слоев в разрезе и на площади, взаимоотношения между слоями горных пород.

Структура и текстура горной породы обычно изучается на поверхности стенки обнажения, на сколе образца — в двухмерном пространстве. Строение осадочных толщ необходимо изучать и характеризовать в трехмерном пространстве, внутри объема, занимаемого телом формации.

Можно предложить выделять несколько типов строения осадочных формаций. При установлении типов мы пользовались примерами реально существующих, изученных нами осадочных серий. Некоторые типы строения формаций только предполагаются. Учитывая это, предлагаемая систематизация типов строения осадочных формаций в дальнейшем будет дополняться и уточняться.

Анализ строения формаций проводится по нескольким параметрам.

В зависимости от величины мощности и выдержанности слоев горных пород, являющихся ведущими среди набора, составляющего формацию, выделяются следующие типы строения:

1. Неслоистое (массивное) — слоистость отсутствует.

2. Неяснослоистое — слоистость в обнажении намечается на некоторых уровнях разреза тонкими линзовидными прослойками, желваками.

З. Яснослоистое—слоистость видна в обнажении; средняя мощность слоев: а) грубослоистое—5-10 метров; б) крупнослоистое—2-5 метра;

в) среднеслоистое — 0,5 - 1,5 метра; г) мелкослоистое — дециметры;

д) тонкослоистое — сантиметры.

В зависимости от соотношения мощностей слоев — главных членов породной ассоциации, выделяются следующие типы строения:

равномернослоистое (в интервале 1:1—1:2);

неравномернослоистое (в интервале 1:2—1:5);

прослоевое (соотношение менее 1:5).

По характеру границ ведущего члена формации выделяются следующие типы строения формаций:

- с постепенными переходами в кровле и подошве слоев.

- с постепенным переходом в кровле и следами размыва в подошве слоев.

- с постепенным переходом в подошве и размывом в кровле слоев.

-со следами размыва в кровле и подошве слоев.-

- с четкими ограничениями в кровле и подошве, но без следов размыва.

Различия в формах выделения осадочных пород — главных компонентов ассоциации и ориентировки слоистости относительно границ залежи позволяют предложить выделять типы строения: а) параллельнослоистое;

б) линзовиднослоистое; в) косослоистое; г) желваково-вкрапленное; д) линзовидно-вкрапленное; е) биогермное; ж) слоисто-деформированное; з) спутаннослоистое; и) глыбовое (олистостромовое).

В зависимости от размещения слоев горных пород в разрезе выделяются толщи: однородного (монотонного) и неоднородного строения с направленным изменением соотношения пород в разрезе. Толщи неоднородного строения могут иметь симметричную и асимметричную структуру. Различают строение: первично асимметричное — трансгрессивно-построенное (от грубообломочных и крупнодетритовых пород в подошве к тонкообломочным и хемогенным в кровле); регрессивно-построенное (от тонкообломочных и хемогенных пород в подошве к грубообломочным и органогенно-детритовым в кровле) и вторично асимметричное — за счет размыва верхней части формации.

VI. Формации ритмичнослоистые. имеют грубо-, крупно-, средне-, мелко-, тонкоритмичное строения. Формации тонко- и мелкоритмичные, как правило, относятся к категории флишевых. Ритмичности формаций посвящены специальные исследования Н.Б. Вассоевича, И.А. Вылцана, Ю.А. Карагодина, С.Л. Афанасьева и многих других специалистов.

Строение формации не сохраняется на всем пространстве, занятом ее телом. В разных частях формационной залежи строение формации может несколько различаться. Каждый тип строения формации должен характеризоваться степенью его выдержанности относительно площади залежи.По степени выдержанности они могут быть подразделены:

а) весьма выдержанные — строение сохраняется на всей площади фор­мационной залежи;

б) выдержанные — строение сохраняется на 2/3 площади формацион­ной залежи;

в) относительно выдержанные — строение сохраняется на 1/3 –2/3 площади формационной залежи;

г) невыдержанные — строение сохраняется менее чем на 1/3 площади формационной залежи.

Если проанализировать типы строения формаций, то нетрудно увидеть, что из выделенных классификационных групп первые три характеризуют собственно структуру толщ, последние четыре—текстуру.